[15/01/2013] News
Gli uomini possono imparare dai girini? Svelato il mistero della rigenerazione della coda
Clamoroso: gli ossidanti sembrano più importanti degli antiossidanti per la guarigione e rigenerazione dei tessuti
Si sa che rane e salamandre, a differenza dei mammiferi, hanno notevoli capacità di rigenerare i tessuti: ad esempio, se un girino perde la coda ne rigenera una nuova entro una settimana. Nella ricerca "Amputation-induced reactive oxygen species are required for successful Xenopus tadpole tail regeneration" pubblicata da Nature Cell Biology, un team di ricercatori britannici delle università di Manchester e Cambridge evidenziano che «La comprensione dei meccanismi molecolari che favoriscono il successo della rigenerazione dei tessuti è fondamentale per i continui progressi nella medicina rigenerativa».
Per questo hanno studiato i girii di due specie di anfibi africani: lo Xenopo liscio (Xenopus laevis) e lo xenopo tropicale (Xenopus tropicalis) che hanno entrambe notevoli capacità di rigenerare la coda dopo l'amputazione, utilizzando in maniera coordinata diversi fattori di crescita: Wnt, Fgf, Bmp, Notch and TGF-β. Gli scienziati sottolineano che «Poco si sa, invece, per gli eventi che agiscono a monte di queste "signalling pathways" dopo l'infortunio», ma hanno scoperto il segreto: studio dimostrano che «L'amputazione della coda girino di Xenopu induce una produzione costante di reactive oxygen species (Ros) durante la rigenerazione della coda. Abbassare i livelli di Ros, utilizzando approcci farmacologici o genetici, riduce il livello di proliferazione cellulare ed altera la rigenerazione coda. Genetic rescue experiments ripristinano sia la produzione di Ros che l'avvio della risposta rigenerativa». Incrementi sostenuti dei livelli di Ros sono necessari per il "Wnt/β-catenin signaling" e per l'attivazione di uno dei sui principali "downstream targets", a sua volta essenziale per una corretta rigenerazione della coda. Questi risultati dimostrano che questa produzione di Ros indotta dal danno è un importante regolatore della rigenerazione dei tessuti».
Da diversi anni Enrique Amaya e il suo team dell'Healing Foundation Centre dell'università di Manchester cercano di capire come funzioni davvero il processo di rigenerazione, nella speranza poter un giorno utilizzare queste informazioni per trovare nuove terapie in grado di migliorare la capacità degli esseri umani di guarire e rigenerare meglio i loro tessuti.
In uno studio precedente, il team di Amaya aveva individuato i geni che vengono attivati i durante la rigenerazione della coda dei girini, ma il nuovo studio ha inaspettatamente dimostrato che sono coinvolti anche diversi geni del metabolismo sono attivati, in particolare quelli legati alla produzione di Ros, molecole chimicamente reattive contenenti ossigeno. La cosa a prima vista è risultata molto strana perché fino ad ora si riteneva che le Ros fossero e dannosi per le cellule. Il team di Amaya ha continuato ad indagare su questo risultato inaspettato e le loro nuove scoperte sono finite su Nature Cell Biology. Esaminando le Ros durante la rigenerazione della coda, i ricercatori britannici hanno misurato il livello di H2O2 (perossido di idrogeno) con una molecola fluorescente che modifica le proprietà di emissione luminosa in presenza di H2O2. Utilizzando questa forma avanzata di imaging, sono stati in grado di dimostrare che in seguito all'amputazione della coda nel girino si verifica un marcato aumento H2O2 e che i livelli di H2O2 restano elevati durante l'intero processo di rigenerazione della coda, che dura diversi giorni.
Amaya ha detto: «Siamo rimasti molto sorpresi di trovare questi alti livelli di Ros durante la rigenerazione della coda. Tradizionalmente, si pensava che le Ros avessero un impatto negativo sulle cellule. Ma in questo caso sembravano avere un impatto positivo sulla ricrescita della coda». Per valutare quanto sia fondamentale la presenza di Ros nel processo di rigenerazione, gli scienziati hanno limitato la produzione di Ros utilizzando due metodi: sostanze chimiche, compreso un antiossidante, e la rimozione di un gene responsabile della produzione di Ros. In entrambi i casi il processo di rigenerazione si è bloccato e la coda del girino non è ricresciuta.
Amaya spiega: «Quando abbiamo diminuito i livelli di Ros, la crescita dei tessuti e la rigenerazione non so sono riuscite a verificarsi. La nostra ricerca suggerisce che le Ros siano essenziali per avviare e sostenere la risposta rigenerativa. Abbiamo anche trovato che la produzione di Ros è essenziale per attivare il Wnt signalling, e che è coinvolta sostanzialmente in ogni sistema di rigenerazione studiato, inclusi quelli osservati nell'uomo. E' anche evidente che il nostro studio ha dimostrato che gli antiossidanti hanno un impatto negativo sulla ricrescita tissutale, mentre ci viene spesso detto che gli antiossidanti dovrebbero essere di beneficio per la salute». La pubblicazione dello studio arriva pochi giorni dopo un articolo del premio Nobel e co-scopritore della struttura del Dna, James Watson, che suggerisce che gli antiossidanti potrebbero essere dannosi per le persone nelle fasi successive al cancro.
Amaya sottolinea: «E' molto interessante il fatto che due articoli suggeriscano che gli antiossidanti non sempre possono essere utili siano stati pubblicati di recente. I nostri risultati e quelli degli altri stanno portando ad una inversione nel nostro pensiero circa il benefico relativo contro gli effetti nocivi che ossidanti e gli antiossidanti possono avere sulla salute umana, e anzi che gli ossidanti, come le Ros, possono svolgere alcuni importanti ruoli nei benefici nella guarigione e rigenerazione».
Il passo successivo per il team dell'Healing Foundation Centre sarà quello di studiare più da vicino le Ros e il loro ruolo nella guarigione nei processi rigenerativi. Con una migliore comprensione dei meccanismi della rigenerazione nei girini, Amaya e gli altri ricercatori sperano di applicare le loro scoperte alla salute umana per identificare se manipolare i livelli di Ros nel corpo potrebbe migliorare la nostra capacità di guarire e rigenerare meglio i tessuti. Per questo i risultati sui piccoli girini di Xenopus potrebbero avere implicazioni davvero molto importanti nella medicina rigenerativa.