I nervi sensoriali inviano i segnali di crescita che dicono alle ossa fratturate di guarire
Uno studio pubblicato su Science mappa i neuroni sensoriali collegati all'osso e scopre che FGF9, un segnale prodotto dai nervi, è un importante motore della riparazione delle fratture nei topi.
Riepilogo
Il dolore da frattura viaggia attraverso i nervi sensoriali, e quegli stessi nervi sembrano contribuire ad avviare la rigenerazione ossea. I ricercatori hanno utilizzato il sequenziamento dell'RNA a singola cellula per tracciare il profilo dei neuroni dei gangli delle radici dorsali che innervano l'osso di topo, prima e dopo una frattura. I neuroni peptidergici CGRP+ e i meccanocettori a bassa soglia Aβ-Field sono risultati i tipi più comuni tra quelli che innervano l'osso. Dopo la lesione, questi neuroni hanno modificato la propria espressione genica in sincronia con le fasi della riparazione ossea, attivando morfogeni tra cui Tgfb1, Fgf9 e Shh. La rimozione dell'innervazione ossea ha compromesso la guarigione ed è stata associata a una scarsa proliferazione e a un ridotto differenziamento osteogenico delle cellule mesenchimali. Il gruppo di ricerca ha quindi identificato il fattore di crescita dei fibroblasti 9 (FGF9) come un importante regolatore della riparazione delle fratture, che potrebbe essere sfruttato a fini terapeutici. I risultati sono preclinici, ma indicano che i segnali di origine nervosa potrebbero essere bersagli utili per migliorare la guarigione ossea.
Riepilogo Dettagliato
Le fratture ossee fanno male, e quel dolore è trasmesso dai neuroni somatosensoriali. Alcune evidenze hanno inoltre suggerito che questi nervi siano necessari per avviare la rigenerazione ossea. Quali neuroni innervino l'osso, e che cosa rilascino per sostenerne la riparazione, è stato finora definito in modo poco chiaro. Il tema è rilevante per le popolazioni che invecchiano, in cui una guarigione lenta o fallita delle fratture causa disabilità e mortalità.
I ricercatori hanno usato la trascrittomica a singola cellula per profilare i neuroni dei gangli delle radici dorsali (DRG) che innervano l'osso murino. Lo hanno fatto prima e dopo la frattura, il che ha permesso di osservare come i programmi molecolari dei neuroni cambiano durante la lesione e la riparazione.
I neuroni CGRP+ e i meccanocettori a bassa soglia (LTMR) Aβ-Field sono state le classi che innervano l'osso più rappresentate. Dopo la frattura, le risposte dei neuroni sono cambiate in modo dinamico, rispecchiando la natura fasica della riparazione ossea. Tra queste vi era l'espressione di morfogeni come Tgfb1, Fgf9 e Shh. Quando l'innervazione veniva persa, la riparazione ossea era scarsa, con proliferazione delle cellule mesenchimali e osteodifferenziazione difettose. Da questo lavoro gli autori hanno individuato il fattore di crescita dei fibroblasti 9 (FGF9) come un importante regolatore della riparazione delle fratture, che potrebbe essere sfruttato per favorire la guarigione.
Il lavoro suggerisce che la guarigione ossea dipenda da una comunicazione attiva dai nervi sensoriali alle cellule progenitrici, e non solo dai segnali locali dell'osso e del sistema immunitario. Apre inoltre la possibilità che strategie basate su FGF9 o altre strategie neurotrofiche possano aiutare nelle fratture con guarigione compromessa, come quelle negli anziani o nelle persone con danni ai nervi.
Avvertenze: era disponibile solo l'abstract, quindi non sono noti i dettagli su disegno sperimentale, dosaggi, dimensioni degli effetti, né su sesso o età degli animali. I dati provengono da topi e la loro trasferibilità alla cura delle fratture nell'uomo non è stata dimostrata. Resta inoltre da verificare se FGF9 possa essere somministrato in modo sicuro ed efficace nelle persone.
Risultati Principali
- Single-cell profiling of mouse bone-innervating DRG neurons showed CGRP+ and Aβ-Field LTMR neurons were the most represented classes.
- Sensory neurons changed gene expression after fracture in a pattern matching the phases of bone repair.
- Injured bone-innervating neurons expressed morphogens including Tgfb1, Fgf9, and Shh.
- Loss of bone innervation impaired repair and was linked to defective mesenchymal proliferation and osteodifferentiation.
- FGF9 emerged as a major regulator of fracture repair that could potentially be leveraged therapeutically.
Metodologia
I ricercatori hanno utilizzato la trascrittomica a singola cellula per tracciare il profilo dei neuroni dei gangli delle radici dorsali che innervano l'osso murino prima e dopo la frattura. Hanno inoltre testato l'effetto della perdita di innervazione sulla riparazione ossea e sul comportamento delle cellule mesenchimali, e hanno valutato FGF9 come regolatore della guarigione. Non erano disponibili dettagli oltre l'abstract.
Limitazioni dello Studio
L'analisi si basa esclusivamente sull'abstract e i risultati provengono da modelli murini, quindi la rilevanza per l'uomo non è dimostrata. Non vengono descritti le dimensioni dei campioni, l'entità degli effetti né la sicurezza o la modalità di somministrazione di FGF9 come terapia. Anche altri segnali di derivazione nervosa potrebbero contribuire e non sono stati caratterizzati in modo completo nel testo disponibile.
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