| Curare la perdita o la forte diminuzione della vista in un occhio o in entrambi si può. Il gruppo di neurobiologia della Scuola Normale di Pisa, guidato dal professor Lamberto Maffei, ha dimostrato che ratti resi ambliopi in giovane età per occlusione di un occhio e che sviluppano, come è il caso anche dell’uomo, una patologia visiva irreversibile, possono riacquistare una normale visione nell’occhio ambliope dopo trattamento con una particolare sostanza, la Condroitinasi ABC.
“La Condoitinasi ABC – spiega il prof. Lamberto Maffei -, inibisce la matrice cellulare, formata da un insieme di complesse catene molecolari che stanno tra i neuroni. Sono allo studio possibili applicazioni sull’uomo. L’ambliopia, che significa perdita o forte diminuizione della vista in un occhio o in entrambi è, nell’uomo, una patologia molto comune ed è conseguenza di difetti della rifrazione non corretti in giovane età, opacizzazioni della cornea, strabismo, cataratta congenita”.
Gli esperimenti che hanno dimostrato gli effetti positivi della Condroitinasi ABC ai quali ha lavorato il gruppo della Scuola Normale (ne fanno parte, oltre a Maffei, Tommaso Pizzorusso, Paolo Medini, Silvia Landi, Sara Baldini, Nicoletta Berardi) sono stati pubblicati su una importante rivista americana, Proceeding of the National Academy of Science. Ma il progetto di ricerca ha già riscosso successo nel campo della plasticità del sistema nervoso del mammifero adulto. In una prima serie di ricerche, pubblicate sulla rivista “Science” nel 2002, è stato dimostrato che la corteccia visiva del ratto adulto può riprendere la plasticità propria dell’animale subito dopo la nascita. Questi risultati sono importanti per possibili applicazioni per arrestare l’invecchiamento o ringiovanire il funzionamento del cervello umano dell’anziano.
“Bisogna ricordare – spiega ancora il prof. Maffei - che nella corteccia visiva dei mammiferi a visione binoculare vi sono neuroni che rispondono ai due occhi (neuroni binoculari). Se, in giovane età, l’animale, compreso l’uomo, non ha una vista ugualmente sviluppata nei due occhi ma uno di essi , per una anomalia grave come una cataratta congenita, una opacizzazione della cornea oppure relativamente banale come un difetto di rifrazione solo in un occhio, i neuroni visivi finiscono progressivamente per rispondere solo all’occhio che funziona meglio. La conseguenza è che il soggetto perde progressivamente la vista nell’occhio più debole. Se però il soggetto è ancora in giovane età, si può intervenire prima eliminando la causa patologica e poi con un allenamento dell’occhio più debole, allenamento che viene effettuato occludendo l’occhio sano per breve tempo. In questa maniera , i neuroni binoculari riacquistano la loro normale funzione e l’occhio riacquista la sua visione normale. Questo trattamento che si basa sulla plasticità del sistema nervoso è solo possibile nei primi anni di vita, poi diventa difficile e nell’adulto completamente inefficace. L’occhio a questo punto ha perso in maniera non reversibile la sua funzione fisiologica”.
L’esperimento del gruppo coordinato da Lamberto Maffei è stato svolto secondo una procedura . Sono stati presi ratti appena nati e ad essi è stato occluso un occhio per pochi giorni. L’occhio dell’animale ha perso le proprie capacità visive rapidamente e i neuroni hanno rispondosto solo dall’altro occhio. “Se nel periodo di alta plasticità del piccolo – prosegue Maffei -, l’occhio viene riaperto e si occlude l’altro per pochi giorni la visione ritorna normale. Se si ripete l’esperimento nell’animale adulto il risultato è negativo. Questo stesso esperimento nell’animale adulto, ripetuto dopo trattamento della corteccia visiva con Condroitinasi ABC, dà risultati positivi e la visione di questi animali ritorna normale”.
Questi esperimenti, pur nelle difficoltà che esistono di applicare i risultati ottenuti sugli animali all’uomo, sembrano promettenti sia per la cura dell’ambliopia, che è patologia molto comune nell’uomo, sia per “ringiovanire” le funzioni del cervello adulto, che, progressivamente con l’età, perde la sua plasticità.
UNA MOLECOLA PER FAVORIRE LA RIPARAZIONE DEL CERVELLO
La grande capacità plastica del nostro cervello è alla base di quelle abilità cognitive che sono distintive dell’essere umano. La plasticità cerebrale è anche alla base dei tentativi di recupero delle funzioni perdute a causa di lesioni vascolari (ictus) o traumatiche del cervello. Purtroppo, come dimostrano i gravi deficit presenti nelle persone affette da queste patologie, questi tentativi seppur presenti sono scarsamente efficaci. Tuttavia se la lesione interviene in età giovanile, quando il cervello è ancora altamente plastico, si attivano delle modificazioni plastiche della struttura dei circuiti nervosi, che conducono alla preservazione della funzione cerebrale che sarebbe altrimenti perduta o severamente compromessa se le stesse lesioni avvenissero in età più matura. Da qui l’importanza di individuare i meccanismi molecolari che riducono la plasticità cerebrale nell’adulto e sfruttare la conoscenza di questi meccanismi per elaborare strategie terapeutiche per favorire la plasticità del cervello adulto riportandola ai livelli giovanili. Nel nostro studio (Science 2002, 298:1248-51) abbiamo esaminato la plasticità della corteccia visiva del ratto. In questo animale, come negli altri mammiferi incluso l’uomo, la deprivazione della visione durante lo sviluppo causa un forte peggioramento delle prestazioni visive dell’occhio deprivato che diventa quindi ipovedente (ambliopia). Nell’adulto la ridotta plasticità dei circuiti della corteccia visiva fa sì che la deprivazione visiva non abbia più alcun effetto. Nel nostro studio abbiamo ipotizzato che la scarsa malleabilità dei circuiti corticali adulti derivasse dalla presenza negli spazi che dividono tra loro i neuroni di molecole inibitorie per la formazione di nuove sinapsi o per modifiche delle sinapsi preesistenti. Era difatti noto che delle glicoproteine della matrice extracellulare (i Condroitinsolfati proteoglicani o CSPG) sono inibitorie per la crescita della parte del neurone che forma la sinapsi con i neuroni bersaglio e cioè l’assone. Nei nostri esperimenti abbiamo verificato che iniettando condroitinasi ABC, un enzima batterico che degrada i CSPG, nella corteccia visiva adulta di animali deprivati visivamente si ripristinavano i livelli di plasticità tipici della corteccia del giovane. Questo studio individua quindi una categoria di molecole, i CSPG, che potrebbero essere aggrediti farmacologicamente in modo da riportare la plasticità della corteccia visiva ai livelli del giovane. Dato che i CSPG sono presenti in varie aree del cervello è possibile che la rimozione dei CSPG ripristini i livelli giovanili di plasticità cerebrale non solo nella corteccia visiva ma anche in altre strutture cerebrali. Studi futuri dimostreranno se la rimozione dei CSPG faciliterà fenomeni di recupero funzionale non solo dall’ambliopia, ma anche da lesioni cerebrali.
BDNF: UNA MOLECOLA PER PREVENIRE LA DEGENERAZIONE DELLE CELLULE NERVOSE?
A tutt’oggi non esistono terapie capaci di bloccare il processo di morte neuronale che si innesca in patologie neurodegenerative quali la malattia di Alzheimer o il morbo di Parkinson. I fattori neurotrofici della famiglia del nerve growth factor (NGF) sono potenti stimolatori della sopravvivenza neuronale in condizioni patologiche, ma la loro somministrazione al cervello è problematica in quanto queste molecole non superano la barriera emato-encefalica. Matteo Caleo, ricercatore dell’Istituto di Neuroscienze di Pisa, in collaborazione con Lamberto Maffei e Paolo Medini della Scuola Normale Superiore e Christopher S. von Bartheld del Dipartimento di Fisiologia e Biologia Cellulare dell’ Università del Nevada, in uno studio apparso sul Journal of Neuroscience (J. Neurosci. 23:287-296, 2003), dimostrano che è possibile conservare la risposta di neuroni del corpo genicolato laterale (LGN) che avevano subito una lesione se il brain-derived neurotrophic factor (BDNF), un fattore della famiglia del NGF, viene somministrato nell’occhio. Gli autori, mediante tecniche di marcatura radioattiva, dimostrano che il BDNF viene trasportato al cervello dopo una semplice somministrazione a livello dell’occhio. Dopo iniezione nell’umor vitreo, il BDNF viene captato dalle cellule gangliari della retina, trasportato lungo il nervo ottico e rilasciato in quantità significative a livello centrale. I risultati indicano che questo metodo di somministrazione di BDNF è molto efficace nel prevenire la morte neuronale che si innesca nelle regioni del talamo a seguito di una lesione della corteccia cerebrale. Infatti, una singola iniezione di BDNF permette di salvare dalla degenerazione circa il 50% dei neuroni che andrebbero altrimenti incontro a morte durante un periodo di alcune settimane. Sono state anche verificate le proprietà funzionali dei neuroni salvati dal BDNF dimostrando che queste erano assolutamente normali. La conclusione è che l’iniezione di BDNF a livello dell’occhio mantiene l’integrità di neuroni centrali danneggiati e consente loro di funzionare normalmente. Questi dati suggeriscono possibili applicazioni terapeutiche del BDNF nelle affezioni che coinvolgono il sistema visivo e più in generale il sistema nervoso.
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