• lesioni al midollo spinale
• lipopolisaccaride
• lipopolysaccharide
• mechanical stimulation
• modello organotipico
• nervous regeneration
• neuroinfiammazione
• neuroinflammation
• organotypic model
• rigenerazione nervosa
• spinal cord injuries
• stimolazione meccanica

Una lesione al midollo spinale (SCI) determina retrazione assonale dei neuroni colpiti e lo stato neuroinfiammatorio che si instaura nel corso della SCI contribuisce ad ostacolarne la rigenerazione, impedendo il ristabilirsi della circuiteria neuronale; tra i trattamenti più promettenti sta emergendo la terapia cellulare. Il mio gruppo di ricerca ha in precedenza messo a punto una metodica che tramite l’utilizzo di nanoparticelle magnetiche e di un campo magnetico esterno consente di sottoporre le cellule neuronali a forze meccaniche dell’ordine dei pN, promuovendone, in vitro ed ex vivo, l’elongazione e ramificazione dei processi, ma anche maturazione e sinaptogenesi in vitro.
Durante il presente progetto di tesi è stata mostrata l’efficacia dello stimolo meccanico nello stimolare l’elongazione dei processi di cellule ippocampali murine in vitro anche in presenza di stimolo infiammatorio (lipopolisaccaride, LPS). Il progetto di tesi si è poi focalizzato sulla generazione di un modello murino ex vivo di sezioni di midollo spinale (SCS) che fosse rappresentativo di una condizione infiammatoria, indotta somministrando LPS dopo valutazione dose-risposta. Caratterizzato il modello tramite test ELISA e Real-time qPCR per alcune delle principali citochine pro-infiammatorie (TNFα, IL-6, IL-1β) e immunostaining per marcatori di cellule della microglia e dello stato di vitalità, sono stati microiniettati al suo interno precursori neurali di origine umana, la cui stimolazione meccanica si è mostrata capace di riportarne i processi ad una lunghezza pari o superiore a quella del controllo esente da infiammazione. Sono stati infine condotti esperimenti preliminari per l’applicazione del sistema GRASP alle SCS microiniettate.

Spinal cord injuries (SCI) provoke axonal retraction of the damaged neurons and the genesis of a neuroinflammatory status that contributes the hindering of regeneration, thus impeding the restoration of the functional circuitry; cell therapy is emerging among the most promising treatments. Not long ago, the research team I am part of set up a technique that makes use of magnetic nanoparticles and an external magnetic field to produce pN forces by which mechanically stimulate neurons, thus promoting elongation and branching of the neural processes both in vitro and ex vivo, and in vitro maturation and synaptogenesis. During this thesis, the efficacy of the mechanical stimulus to promote the elongation of neural processes was shown even in the presence of an inflammatory cue (lipopolysaccharide, LPS). Next, the project focused on the generation of a mouse ex vivo model of spinal cord (SCS) that could be representative of an inflammatory condition. Dose-response experiments were carried out, and the model was further characterized by ELISA tests and Real-time qPCR against some of the most notable pro-inflammatory cytokines (TNFα, IL-6, IL-1β) and immunostainings to assess the presence of active microglial cells and the viability status of the SCS. Next, human neural precursors cells were microinjected into the neuroinflammatory model, and their mechanical stimulation was found to restore the length of the neural processes. Eventually, preliminary experiments for the application of the GRASP system to the SCS were performed.