La cartilagine delle articolazioni umane può ripararsi

La cartilagine delle articolazioni umane può ripararsi

Gli esseri umani hanno la capacità di una salamandra di far ricrescere la cartilagine nelle articolazioni. Il processo potrebbe essere sfruttato come trattamento per l’osteoartrite.

I ricercatori di Duke Health sostengono che, contrariamente alla credenza popolare, la cartilagine delle articolazioni umane può ripararsi attraverso un processo simile a quello usato da creature come salamandre e pesce zebra per rigenerare gli arti.

In uno studio pubblicato sulla rivista Science Advances, (1) i ricercatori hanno identificato un meccanismo per la riparazione della cartilagine che sembra essere più efficace nelle articolazioni della caviglia e meno nei fianchi. La scoperta potrebbe potenzialmente portare a trattamenti per l’artrosi, il disturbo articolare più comune al mondo.

“Riteniamo che la comprensione di questa capacità rigenerativa, simile a una salamandra, nell’uomo, dei componenti criticamente mancanti di questo circuito regolatorio, potrebbe fornire le basi per nuovi approcci per riparare i tessuti articolari e possibilmente interi arti umani”, ha detto l’autore senior Virginia Byers Kraus, MD, Ph.D., (2) professore nei dipartimenti di Medicina, Patologia e Chirurgia Ortopedica presso Duke.

La dottoressa Virginia Byers Kraus e colleghi, tra cui l’autore principale Ming-Feng Hsueh, Ph.D., (3) hanno ideato un modo per determinare l’età delle proteine utilizzando orologi molecolari interni integrali agli aminoacidi, che convertono una forma in un’altra con regolarità prevedibile.

Le proteine di nuova creazione nei tessuti hanno poche o nessuna conversione di aminoacidi; le proteine più vecchie ne hanno molte. La comprensione di questo processo ha permesso ai ricercatori di utilizzare la spettrometria di massa sensibile per identificare quando le proteine chiave della cartilagine umana, compresi i collageni, erano giovani, di mezza età o anziane.

Gli scienziati hanno scoperto che l’età della cartilagine dipendeva in gran parte da dove risiedeva nel corpo. La cartilagine alle caviglie è giovane, è di mezza età al ginocchio e vecchia ai fianchi. Questa correlazione tra l’età della cartilagine umana e la sua posizione nel corpo si allinea con il modo in cui si verifica la riparazione degli arti in alcuni animali, che si rigenerano più facilmente sulle punte più lontane, comprese le estremità delle gambe o delle code.

La scoperta aiuta anche a spiegare perché le lesioni alle ginocchia delle persone e, in particolare, i fianchi impiegano molto tempo per riprendersi e spesso si sviluppano in artrite, mentre le lesioni alla caviglia guariscono più rapidamente e meno spesso diventano gravemente artritiche.

I ricercatori hanno inoltre appreso che molecole chiamate microRNA regolano questo processo. Non sorprende che queste microRNA siano più attive negli animali noti per la riparazione di arti, pinne o code, tra cui salamandre, zebrafish, pesci d’acqua dolce africani e lucertole.

Queste microRNA si trovano anche nell’uomo, un artefatto evolutivo che fornisce la capacità nell’essere umano di riparare i tessuti articolari. Come negli animali, l’attività delle microRNA varia significativamente in base alla loro posizione: erano più alte nelle caviglie rispetto alle ginocchia e ai fianchi e più alte nello strato superiore della cartilagine rispetto agli strati più profondi della cartilagine.

“Siamo rimasti entusiasti di apprendere che i regolatori della rigenerazione dell’arto della salamandra sembrano essere anche i controllori della riparazione dei tessuti articolari nell’arto umano”, ha detto il dottor Ming-Feng Hsueh. “Lo chiamiamo la nostra capacità di ìsalamandra interiore’.”

I ricercatori hanno affermato che le microRNA potrebbero essere sviluppate come medicinali per prevenire, rallentare o invertire l’artrite.

La dottoressa Virginia Byers Kraus afferma: “riteniamo di poter stimolare questi regolatori a rigenerare completamente la cartilagine degenerata di un’articolazione artritica. Se riusciamo a capire quali regolatori ci mancano rispetto alle salamandre, potremmo anche essere in grado di aggiungere nuovamente i componenti mancanti e in futuro sviluppare un modo per rigenerare parzialmente o totalmente un arto umano ferito. Riteniamo che questo sia un meccanismo fondamentale di riparazione che potrebbe essere applicato a molti tessuti, non solo alla cartilagine.”

Oltre a Kraus e Hsueh, gli autori dello studio includono Patrik Onnerfjord, Michael. P. Bolognesi e Mark. E. Easley. Lo studio ha ricevuto il sostegno di una borsa di studio collaborativa OARSI, un premio di scambio collaborativo da parte della Società di ricerca ortopedica e del National Institutes of Health (P30-AG-028716).

Riferimenti:

(1)Analysis of “old” proteins unmasks dynamic gradient of cartilage turnover in human limbs

(2)Virginia Byers Kraus

(3)Ming-Feng Hsueh

Descrizione foto: i ricercatori della Duke University hanno studiato la cartilagine dell’anca, del ginocchio e della caviglia e hanno scoperto un modello di rigenerazione guardando le proteine all’interno della cartilagine. – Credit: Alisa Weigandt for Duke Health.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Humans have salamander-like ability to regrow cartilage in joints / Foto della salamandra di pixabay.com       Fonte: http://www.ecplanet.com

Acqua potabile è piena di plastica

Acqua potabile piena di plastica

La plastica nei nostri rifiuti si scompone in minuscole particelle, causando conseguenze potenzialmente catastrofiche per la salute umana e i nostri sistemi acquatici.

Guidato dalle dottoresse Judy Lee (1) e Marie Enfrin (2) del Dipartimento di ingegneria chimica e di processo dell’Università del Surrey e dalla dottoressa Ludovic Dumée (3) dell’Istituto per i materiali dell’Università Deakin, il progetto ha studiato nano e microplastiche nei processi di trattamento delle acque e delle acque reflue.

Il team ha scoperto che piccoli pezzi di plastica si rompono ulteriormente durante i processi di trattamento, riducendo le prestazioni degli impianti di trattamento e incidendo sulla qualità dell’acqua. La ricerca dell’Università del Surrey e del Deakin’s Institute for Frontier Materials è stata pubblicata dal Journal of Water Research. (4)

In passato vi sono stati studi sostanziali sull’inquinamento da microplastiche, ma la loro interazione con i processi di trattamento delle acque e delle acque reflue non era stata completamente compresa fino ad ora.

Circa 300 milioni di tonnellate di plastica vengono prodotte in tutto il mondo ogni anno e fino a 13 milioni di tonnellate vengono rilasciate nei fiumi e negli oceani, contribuendo a raggiungere l’impressionante cifra di circa 250 milioni di tonnellate di plastica entro il 2025. Poiché i materiali plastici non sono generalmente degradabili a causa degli agenti atmosferici o dell’invecchiamento, questo accumulo di inquinamento di plastica nell’ambiente acquatico crea una grande preoccupazione.

La ricerca evidenzia l’attuale difficoltà nel rilevare la presenza di nano e microplastiche nei sistemi di trattamento. Al fine di garantire che la qualità dell’acqua soddisfi gli standard di sicurezza richiesti con una conseguente riduzione delle minacce ai nostri ecosistemi sono necessarie nuove strategie di rilevamento. L’obiettivo è quello di limitare il numero di nano e microplastiche nei sistemi di trattamento delle acque e delle acque reflue.

Il dottor Lee Gillam, (5) capo progetto e docente senior presso l’Università del Surrey, ha dichiarato: “La presenza di nano e microplastiche nell’acqua è diventata una grande sfida ambientale. A causa delle loro piccole dimensioni, nano e microplastiche possono essere facilmente ingerite da organismi viventi e viaggiare lungo i processi di trattamento delle acque e delle acque reflue. In grandi quantità incidono sulle prestazioni dei processi di trattamento delle acque ostruendo le unità di filtrazione e aumentando l’usura dei materiali utilizzati nella progettazione delle unità di trattamento delle acque.”

Riferimenti:

(1)Judy Lee

(2)Marie Enfrin

(3)Ludovic Dumée

(4)Nano/microplastics in water and wastewater treatment processes – Origin, impact and potential solutions

(5)Lee Gillam

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Major environmental challenge as microplastics are harming our drinking water

Foto di pixabay.com      Riferimenti aggiuntivi:  http://www.ecplanet.com

Fare sport accresce le capacità olfattive

Fare sport accresce le capacità olfattivLo rivela uno studio condotto dal Cnr-Ibcn in collaborazione con il laboratorio di Neuroimmunologia della Fondazione Santa Lucia e con la Fondazione Ebri, secondo il quale il movimento, ovvero fare sport, attiva cellule staminali neurali, aumentando il numero di neuroni maturi che partecipano ai processi olfattivi.

Nel cervello adulto dei mammiferi esistono aree in cui si originano nuovi neuroni a partire da cellule staminali neurali. Una di queste è denominata zona sottoventricolare (Svz) e rappresenta la principale fonte di nuovi neuroni del cervello dei topi adulti. Uno studio condotto dall’Istituto di biologia cellulare e neurobiologia del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ibcn) ha individuato il processo che porta alla formazione di neuroni olfattivi. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Molecular Neurobiology. (1)

“All’interno della Svz, le cellule staminali dormienti vengono attivate da stimoli interni o esterni e cominciano un percorso di espansione e maturazione fino a diventare neuroni maturi che migrano in direzione del bulbo olfattivo, dove partecipano attivamente ai processi olfattivi”, spiega Stefano Farioli Vecchioli del Cnr-Icbn. “Nel nostro laboratorio abbiamo scoperto che lo spegnimento, tramite ingegneria genetica, del gene anti-proliferativo p21 innesca uno straordinario aumento della risposta delle cellule staminali neurali quiescenti all’azione svolta dall’attività fisica, che favorisce la generazione di nuovi neuroni (proneurogenica). Ciò si traduce in un aumento dell’attivazione e della velocità di proliferazione delle cellule staminali e in un incremento del numero di nuovi neuroni attivi all’interno del bulbo olfattivo. Infine, le nostre osservazioni sul modello murino hanno stabilito che i soggetti provvisti di un numero superiore di nuovi neuroni all’interno del bulbo olfattivo sono dotati di una sensibilità e di una memoria olfattiva molto superiore rispetto a quelle registrate negli esemplari di controllo”.

Lo studio è importante perché dimostra come l’attività fisica sia in grado di innescare l’espansione delle cellule staminali nervose adulte capaci, a loro volta, di aumentare la sensibilità olfattiva degli animali. “Un risultato analogo è stato raggiunto recentemente anche da una ricerca realizzata dall’Università di Dresda (Bragado-Alonso S. et al EMBO J, 2019), partita da un approccio sperimentale differente e ciò avvalora la nostra ipotesi di una stretta connessione fra l’espansione delle cellule staminali adulte e il miglioramento delle capacità olfattive dei modelli murini”, conclude il ricercatore. “Nonostante la neurogenesi sottoventricolare sia un processo che nell’uomo termina nel corso dei primi anni di vita, riteniamo che il nostro studio possa fornire un contributo importante nell’ampio campo di ricerca inerente alle strategie terapeutiche basate sulle cellule staminali neurali, aprendo nuove prospettive nell’utilizzo delle cellule staminali attivate dalla corsa per prevenire l’invecchiamento cerebrale e per contrastare l’insorgenza di patologie neurodegenerative che colpiscono l’integrità strutturale e funzionale dell’area dell’ippocampo”.

La ricerca è stata svolta in collaborazione con il laboratorio di Neuroimmunologia della Fondazione Santa Lucia e con Raffaella Scardigli della Fondazione Ebri.

Riferimenti:

(1)Running-Activated Neural Stem Cells Enhance Subventricular Neurogenesis and Improve Olfactory Behavior in p21 Knockout Mice  –  http://www.ecplanet.com

Scheda

Che cosa: studio dimostra che l’attività fisica attiva l’espansione di cellule staminali in grado di aumentare la sensibilità olfattiva in modelli murini.

Chi: Istituto di biologia cellulare e neurobiologia del Cnr, Fondazione Santa Lucia, Fondazione Ebri

Per informazioni:

Ufficio Stampa Cnr e-mail: ufficiostampa@cnr.it