Nerve Growth Factor
20 Gennaio 2012-Napoli; Nerve Growth Factor: Dalla Ricerca di Base alla Ricerca applicata-
Luigi Aloe conduce da circa 40 anni studi sul ruolo funzionale della molecola NGF o Fattore di Crescita Nervoso. Ha iniziato la sua carriera scientifica con la Professoressa Rita Levi-Montalcini nel 1967, presso la Washington University di St. Louis USA, prima con uno studio mirato all’identificazione di nuovi fattori di crescita che influenziano il sistema nervoso degli insetti e poi sul ruolo del NGF in modelli animali di neuropatie periferiche, su cellule del sistema immunitario e piu' recentemente su modelli animali in alcune patologie del sistema nervoso centrale, della cornea e della retina. Nel 1977 ha per primo identificato e descritto l'azione della molecola NGF su cellule del sistema immunitario. In anni piu' recenti ha contribuito ad ampliare le conoscenze del ruolo fisiopatologico della molecola NGF nel sistema nervoso, e piu' in particolare sulla cornea e della retina. In collaborazioni con clinici, ha dimostrato la potenzialità terapeutica del NGF in ulcere cutanee (ulcere corneali) e della retina (gaucoma e maculopatia).
IL NERVE GROWTH FACTOR: DAL TESSUTO NEOPLASTICO ALL’APPLICAZIONE CLINICA
Luigi Aloe
Istituto di Biologia cellulare e Neurobiologia, CNR, Roma
Il Nerve Growth Factor (NGF) è una molecola capostipite di una famiglia di neurotrofine, scoperto prima in un tessuto tumorale ed in seguito nella ghiandola salivare di roditori e nel veleno di serpenti da Rita Levi-Montalcini nel 1948 per la sua azione trofica e differenziativa nei neuroni del sistema nervoso periferico e centrale. E’ prodotta in molti tessuti di mammiferi, uomo compreso ed è presente anche nel sangue. Numerosi studi in vivo ed in vitro ne hanno evidenziato un ruolo importante nella degenerazione neuronale e indicato come potenziale candidato in alcune patologie del sistema nervoso centrale come il morbo Alzheimer e il Parkinson. Studi recenti hanno dimostrato un potenziale clinico della molecola NGF in patologie oculari, quali le ulcere della cornea, il glaucoma e ulcere cutanee indotte da decubito, diabete. Evidenze biochimiche, molecolari e potenzialità cliniche della molecola saranno presentate dai relatori del convegno.
LESIONI DEL MIDOLLO SPINALE E LIVELLI DI NGF
Alberto de Bellis*, Maria Luisa Rocco
*Maria Rosaria Maglione Foundation onlus; Istituto di Biologia Cellulare e Neurobiologia, CNR, Roma
Il Nerve Growth Factor (NGF) è una molecola con azione neurodifferenziativa neuroprotettiva, prodotta da molte cellule nervose e gliali distribuite nel Sistema Nervoso Centrale, incluso il midollo spinale. Il ruolo di questa molecola nel midollo spinale in condizioni normali ed a seguito di insulti midollari è in gran parte poco studiato. Scopo di questa ricerca preliminare è di analizzare la risposta del NGF e dei suoi recettori in seguito a lesione sperimentale del midollo spinale in animali da laboratorio. Ratti di tre mesi di età sono stati sottoposti ad anestesia generale con cloralio idrato per via intra-peritoneale e sottoposti a laminectomia a livello del segmento spinale T5-T8. Si procede alla rasatura del pelo nella zona interessata all'intervento chirurgico (sopra le vertebre toraciche) ed al posizionamento sul tavolo operatorio in posizione prona. Incisione cutanea mediana lineare centrata sulle spinose delle vertebre toraciche con estensione di circa 3 cm. Si posiziona il microscopio operatorio e si procede alla dissezione microchirurgica dei tessuti molli, all'incisione della fascia muscolare. In seguito alla scheletrizzazione della muscolatura paravertebrale si procede alla laminectomia con tecnica micro-neurochirurgica. Esposto l'astuccio durale si procede a lesione sperimentale del midollo spinale con il posizionamento di Clip da aneurisma (modello Yasargil) in Titanio per 30 secondi. Subito dopo la lesione spinale in un gruppo di ratti (n=8) è stato somministrato con micro siringa 10ug di NGF per via intra-durale, diluito in 10ul e in un gruppo (n=8) 10ul di soluzione fisiologica. Alla fine dell'intervento nel campo chirurgico sono stati somministrati antibiotici in polvere. Si sutura la cute con punti metallici, si disinfetta con perossido di idrogeno. Per l'intervento chirurgico e le successive fasi sperimentali è stato seguito il protocollo, presentato e successivamente approvato dal Ministero della Sanità. Dopo il risveglio, i ratti sono stati sistemati in gabbie singole a temperatura costante e trattati una volta al giorno con la stessa dose di NGF per via oculare. Sono stati monitorati peso corporeo e comportamento locomotorio. Gli animali sono stati sacrificati, il midollo spinale prelevato per lo studio strutturale, immunoistochimico, biochimico e molecolare. I risultati ottenuti indicano che la lesione nel midollo di controllo provoca gliosi e necrosi generalizzata e che la somministrazione di NGF riduce gran parte dei segni degenerativi. Queste osservazioni e l'ipotesi di un trattamento mirato e prolungato con NGF saranno descritti e commentati.
MECCANISMI DI TRASPORTO E AZIONE NEUROPROTETTIVA CEREBRALE DEL NERVE GROWTH FACTOR (NGF) SOMMINISTRATO COME COLLIRIO
Paola Tirassa
Istituto di Biologia cellulare e Neurobiologia, CNR, Roma
La scarsa capacità del NGF di attraversare la barriera ematoencefalica e di diffondere attraverso il parenchima cerebrale rappresentano le principali limitazioni alla possibilità di sfruttare le azioni neuroprotettive e rigenerative del NGF per ostacolare il processo neurodegenerativo cerebrale nelle patologie umane. In quest’ambito nuove prospettive sono date dagli studi sulla somministrazione di NGF in forma di collirio nell’uomo e nei modelli animali che hanno confermato l’efficacia terapeutica del NGF veicolato attraverso le vie oculari. E’ stato infatti dimostrato che dalla superficie oculare il NGF è in grado di arrivare alla retina ed al nervo ottico e di attivare le strutture primarie del sistema visivo e molti nuclei cerebrali del sistema libico, inclusi l’ippocampo, la corteccia frontale e l’ipotalamo. Oltre ad agire sui neuroni maturi, la somministrazione del collirio NGF in modelli di neuropatologie cerebrali, stimola la sopravvivenza ed il differenziamento dei neuroblasti localizzabili nella regione subventricolare e nel giro dentato dell’ippocampo ed induce la sintesi di altri fattori trofici, incluso il Brain Derived Neurotrophic Factor. La capacità del collirio NGF di indurre il recupero del danno strutturale cerebrale e contrastare il deficit cognitivo è quindi il risultato di un’azione sulle diverse componenti neurali del cervello che, anche in condizioni patologiche, sono in grado di rispondere alla neurotrofina attivando i meccanismi di sopravvivenza, modulazione e differenziamento che concorrono alla neuroprotezione dei neuroni maturi, alla neurogenesi ed alla ristrutturazione del tessuto cerebrale.
IL NERVE GROWTH FACTOR E L’ANGIOGENESI
Domenico Ribatti, Beatrice Nico Dipartimento di Scienze Mediche di Base, Università degli Studi di Bari
Il Nerve Growth Factor (NGF) è un fattore di crescita pleiotropico che a livello dell’apparato cardiovascolare è in grado di stimolare la proliferazione e la migrazione delle cellule endoteliali che esprimono sulla loro superficie entrambi i recettori TrkA e p75. Inoltre, l’NGF è in grado di stimolare l’angiogenesi in vivo nella cornea e nella membrana corioallantoidea, ed in condizioni fisiologiche e patologiche, come le malattie cardiovascolari ed i tumori, come ad esempio il neuroblastoma ed il glioblastoma. Recenti dati hanno messo in luce una influenza reciproca tra il NGF ed il vascular endothelial growth factor (VEGF), la più nota tra le citochine angiogeniche, che, a sua volta, è in grado di modulare anche la proliferazione neuronale e la crescita delle reti neuronali. Queste evidenze nel loro insieme hanno suggerito la possibilità di ricorrere all’impiego di molecole angiostatiche che siano in grado di interferire con la trasduzione del segnale mediata dall’NGF.
RUOLO NEUROPROTETTIVO DELL' NGF NEI BAMBINI CON LESIONI IPOSSICO-ISCHEMICHE CEREBRALI
Antonio Chiaretti Istituto di Pediatria – Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma
Obiettivi: Allo stato attuale non esistono trattamenti efficaci per i deficits neurologici associati alle lesioni ipossico-ischemiche cerebrali (LIIC). Recentemente, è stato dimostrato che il Nerve Growth Factor (NGF) è in grado di ridurre tali deficits, sia in vivo che in vitro. Materiali e Metodi: 2 bambini, con gravi deficits neurologici secondari a LIIC, sono stati trattati con infusione intraventricolare di NGF murino. 0.1 mg di NGF è stato somministrato, tramite un catetere intraventricolare, nel ventricolo cerebrale destro, una volta al giorno per 10 giorni consecutivi. La dose totale di NGF è stata di 1 mg. Risultati: Prima del trattamento, entrambi i bambini erano comatosi e con tetraparesi spastica. L’ EEG, eseguito dopo l’ infusione di NGF, ha evidenziato un aumento dell’ attività rapida del cervello, a cui è corrisposto un recupero parziale dello stato di coscienza. La RMN cerebrale ha mostrato una riduzione delle aree malaciche cerebrali, mentre la SPECT ha evidenziato un miglioramento della perfusione cerebrale. Conclusioni: Queste osservazioni dimostrano che la somministrazione intraventricolare di NGF può rappresentare una efficace terapia adiuvante nei bambini con LIIC. Gli effetti dell’ NGF suggeriscono un suo ruolo neuroprotettivo sulla funzionalità dei neuroni cerebrali ancora vitali.
TERAPIA GENICA CON NGF DEL CUORE INFARTUATO E DIABETICO
Costanza Emanueli, Marco Meloni
Laboratorio di Patologia e Rigenerazione Vascolare, Scuola di Scienze Cliniche, Universita’ di Bristol, Inghilterra
Gli effetti di NGF a livello del sistema cardiovascolare sono noti solamente da pochi anni. Il nostro laboratorio ha dimostrato che l’espressione di NGF e’ alterata in varie patologie cardiovascolari, come la cardiomiopatia diabetica e l`infarto del miocardio. L’espressione di NGF e’ ridotta nel cuore diabetico. In questo contesto, la terapia genica con NGF mediante vettori adeno-associati e`in grado di preservare la microvascolatura cardiaca, ridurre l`apoptosi di cardiomiociti e cellule endoteliali e prevenire la disfunzione cardiaca. Inoltre abbiamo anche dimostrato che la terapia genica con NGF esercita effetti anti-apoptotici e promuove l`angiogenesi nel cuore infartuato di topo, un effetto che potrebbe essere in parte mediato da cellule staminali/progenitrici (c-kitpos) residenti nel miocardio e/o rilasciate dal midollo osseo. Infatti, stiamo valutando la possibilita`che NGF sia in grado di stimolare la mobilizzazione di cellule staminali/progenitrici dal midollo osseo mediante l`attivazione di osteoclasti ed enzimi proteolitici.
RIMODELLAMENTO AUTONOMICO DOPO INFARTO MIOCARDICO
Emilio Vanoli, Alessia Pascale
Department of Experimental and Applied Pharmacology and Centre of Excellence in Applied Biology, University of Pavia, Italy
Se è vero che per molte decadi lo scompenso cardiaco è stato percepito prevalentemente come un disordine meccanico della pompa, è ormai oggi ampiamente documentato il ruolo svolto dal sistema nervoso simpatico, insieme al sistema renina angiotenina, nella genesi e nella progressione della disfunzione ventricolare sinistra fino alla comparsa di scompenso cardiaco1. L’aritmogenicità del ventricolo disfunzionante è il prodotto di un rimodellamento meccanico ed elettrico ma anche di un rimodellamento nervoso. In questo contesto il trattamento della iperattivazione neuro-umorale che tipicamente si associa alla progressione della malattia gioca un ruolo determinante sulla prognosi. Il problema di fondo nella terapia dello scompenso rimane il fatto che l’armamentario farmacologico disponibile è datato 30-40 anni e lascia comunque un ampio numero di pazienti non adeguatamente protetti dalla progressione sfavorevole della malattia. Il NGF viene espresso a livello cardiaco nel giro di poche ore dalla produzione sperimentale di un infarto miocardico e costituisce probabilmente il primo segnale nel processo riparativo delle fibre simpatiche danneggiate dall’ischemia innescando il cosiddetto fenomeno di “sprouting nervoso” con conseguenze sfavorevoli sulla stabilità elettrica del cuore e sul suo. D’altro canto altri dati clinici e sperimentali suggeriscono che l’NGF possa giocare un ruolo importante nella protezione della miocellula in condizioni di ischemia.
NGF E PATOLOGIE DEL SISTEMA VISIVO
Alessandro Lambiase
Department of Ophthalmology, University Campus Bio-Medico Rome, Italy
Numerosi studi pubblicati recentemente hanno dimostrato la presenza del nerve growth factor (NGF) e dei suoi recettori, TrkA and p75, in condizioni fisiologiche sulle cellule sia del segmento anteriore che posteriore dell’occhio in varie specie animali incluso l’uomo. Studi sperimentali mostrano come il NGF sia coinvolto in numerosi funzioni della fisiopatologia oculare. In particolare, numerosi studi sperimentali e clinici hanno avuto come obiettivo l’identificazione del ruolo svolto dal NGF nel mantenimento dell’omeostasi cellulare della superficie oculare e della retina, e più recentemente la valutazione dei meccanismi di azione del NGF a livello cellulare, biochimico e molecolare al fine di valutarne i potenziali effetti terapeutici in numerose patologie degenerative oculari. Obiettivo di questa relazione è descrivere i risultati fin qui ottenuti sul ruolo del NGF in condizioni fisiologiche e in alcune specifiche patologie oculari e discuterne i risultati clinici preliminari, ottenuti in alcune patologie oculari attualmente prive di alcuna terapia, oltre ad ipotizzarne l’impiego terapeutico in un ampio gruppo di malattie oculari incluse le patologie retiniche. Questa ipotesi è supportata dai nostri studi di farmacocinetica che hanno evidenziato come la molecola NGF somministrata come collirio raggiunge in forma biologicamente attiva la retina ed il nervo ottico ed esercita un ruolo protettivo sulle cellule ganglionari retiniche, rivelandosi utile nell’inibire i processi degenerativi, sia a livello sperimentale che in clinica, in alcune patologie di ampio impatto sociale quale la patologia glaucomatosa.