Come iTBS ripara il danno da ictus o del midollo spinale
DIANE RICHMOND
NOTE E NOTIZIE - Anno XXI – 23 novembre 2024.
Testi
pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di
Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a
notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la
sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici
selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori
riviste e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
L’ictus,
o stroke in inglese, la vasculopatia cerebrale acuta più grave e
frequente, distinta nelle due forme ischemica ed emorragica, quando non risulta
fatale esita spesso in infermità motorie, fra cui la più studiata è l’emiplegia
nella sede controlaterale alla lesione emisferica. Il deficit motorio è
sostanzialmente causato da un indebolimento delle connessioni tra la corteccia
cerebrale e i circuiti neuromotori del midollo spinale. Anche nei danni al
midollo spinale che esitano in paresi o paralisi si verifica un’interruzione
del normale flusso elettrico assonico che dalla corteccia motoria precentrale, attraverso
i fasci cortico-spinali diretto e crociato e i nervi spinali, raggiunge i
muscoli. Per questa ragione, nelle infermità neuromotorie di origine centrale
si ricorre alla strategia terapeutica della stimolazione, con differenti
strumenti e procedure, al fine di riattivare in parte, se non ripristinare, la
connessione compromessa. In particolare, nel trattamento delle manifestazioni
cliniche da ictus cerebrovascolare sono stati registrati buoni risultati, anche
se dei meccanismi neurofisiologici e molecolari mediatori dell’effetto
terapeutico di stimolazione si conosce ben poco.
È
noto che la neuromodulazione terapeutica mediante stimolazione elettrica
promuove e favorisce lo sprouting assonico e
rinforza le connessioni cortico-spinali per la riparazione del danno. Neela Zareen e colleghi
coordinati da John H. Martin hanno impiegato la stimolazione ripetitiva
configurata a pattern specifici per indagare i meccanismi molecolari
della plasticità strutturale e LTP-simile, e per identificare biomarker
di plasticità di lunga durata.
(Zareen
N. et al., Molecular signaling predicts corticospinal axon growth state
and muscle response plasticity induced by neuromodulation. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.2408508121, 2024).
[Edited by Peter Strick, University of Pittsburgh Brain Institute, PA
(USA)].
La provenienza degli autori
è la seguente: Department of Molecular, Cellular and
Biomedical Sciences, Center for Discovery and Innovation, City University of
New York School of Medicine, New York, NY (USA); Department of Educational
Psychology, Graduate Center of the City University of New York, NY (USA);
Neuroscience Program, Graduate Center of the City University of New York, NY
(USA); Department of Biomedical Engineering, Grove School of Engineering, The
City College of New York, NY (USA).
Consideriamo
qui di seguito, in estrema sintesi, i risultati dello studio. Dalla
sperimentazione è risultato che l’attivazione della segnalazione mTOR e la disattivazione di PTEN sono biomarker
dello sprouting assonico e dell’attivazione di
Stat3 per la plasticità LTP-simile indotta dalla neuromodulazione. Il danno
spinale non interessa la segnalazione di sprouting,
mentre la segnalazione per la plasticità LTP-simile era neuromodulazione
dipendente dal protocollo.
Il
lavoro condotto da Neela Zareen,
John H. Martin e colleghi appartiene al filone di studi che valuta gli effetti
della stimolazione elettrica della corteccia cerebrale: tale stimolo può
produrre plasticità del sistema cortico-spinale e potenziare la funzione
motoria dopo danno, come quello ischemico da ictus o quello traumatico. A parte
l’interesse neuroscientifico generale nella determinazione dei meccanismi
molecolari che mediano gli effetti della stimolazione elettrica corticale,
questo genere di studi assume un rilievo particolare in rapporto alla clinica,
perché l’impiego della stimolazione elettrica corticale in funzione
riabilitativa va monitorato e calibrato, dunque la conoscenza dei meccanismi
molecolari e l’identificazione di veri e propri biomarker della
gemmazione di nuove strutture assoniche funzionanti potrebbe rappresentare uno
straordinario ausilio per i trattamenti finalizzati al recupero.
I
ricercatori hanno focalizzato il proprio interesse sull’identificazione di
“predittori molecolari” o biomarker di una plasticità durevole. A questo scopo hanno adottato due protocolli
di neuromodulazione: 1) rMPS (repetitive
multipulse stimulation) e 2) iTBS
(intermittent theta burst stimulation),
che incorporavano differenti durate di stimolazione e periodi di follow-up.
Zareen e colleghi hanno confrontato
l’efficacia della neuromodulazione nel promuovere lo sprouting
del tratto cortico-spinale (CST), i potenziali evocati dai
muscoli nella corteccia motoria (MEP, da muscle evoked
potential) di plasticità simile a LTP (long term potentiation) e le loro
basi molecolari associate.
Soltanto
la stimolazione iTBS produceva lo sprouting del tratto cortico-spinale (CST) dopo
neuromodulazione a breve termine (un giorno di stimolazione; 9 giorni di
sopravvivenza dell’espressione dello sprouting);
entrambe, iTBS e rMPS,
producevano sprouting con la neuromodulazione
di lunga durata, cioè di 10 giorni. La crescita assonica era predetta da
significativa attivazione della segnalazione mTOR e
disattivazione della proteina PTEN (phosphatase
and tensin homolog) in
tutte le condizioni di neuromodulazione che producevano sprouting
significativo.
Entrambi
i protocolli di neurostimolazione, indipendentemente dalla durata, sono
risultati efficaci nel produrre potenziamento dei potenziali evocati MEP. Ma, a
30 giorni di distanza, un rinforzo LTP-simile dei MEP era prodotto
esclusivamente da iTBS di lunga durata.
Impiegando
modelli statistici si è dedotto che la segnalazione Stat3 costituisce il
mediatore-chiave del potenziamento dei MEP.
Un
danno esclusivo al tratto cervicale del midollo spinale (SCI) non determinava
alterazioni della segnalazione molecolare di base. Mentre iTBS
e rMPS dopo SCI producevano una forte attivazione di mTOR e disattivazione di PTEN, soltanto iTBS
determinava attivazione di Stat3.
Gli
esiti di questo studio supportano biomarker molecolari differenziati di
plasticità strutturale e funzionale dipendente da neuromodulazione, e
dimostrano che la neuromodulazione epidurale della corteccia neuromotoria
produce cambiamenti molecolari in neuroni che supportano la crescita di assoni
dopo SCI. La iTBS può essere più adatta per favorire
la riparazione dopo SCI perché promuove la segnalazione molecolare sia per la
crescita del CST che per la plasticità dei MEP.
L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e
invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del
sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Diane
Richmond
BM&L-23 novembre 2024
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