• nanoparticelle magnetiche
• meccanotrasduzione
• forze meccaniche
• neurone
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La crescita assonale è sempre stata considerata un fenomeno interessante ed affascinante, al punto da stimolare numerose ricerche finalizzate ad esplorare strategie per la guida della ricrescita degli assoni in caso di lesione nervosa. In ogni caso, i meccanismi che vi sono alla base non sono stati chiariti del tutto. Per esempio, si ritiene che le forze di natura meccanica potrebbero influenzare in maniera significativa l’elongazione e la ramificazione degli assoni. Il modello che si vuole validare nel presente lavoro di tesi è il cosiddetto “stretch-growth model”, alternativo al “tip-growth model”, più largamente riconosciuto. Secondo lo “stretch-growth model”, l’elongazione è indotta da stimoli meccanici, sia che questi provengano dal cono di crescita, sia che originino da stimoli diversi quali l’accrescimento corporeo o l’utilizzo di forze meccaniche esogene. Tuttavia, tale modello non è ancora accettato come modello universale di crescita assonale, in quanto le conoscenze inerenti a questo fenomeno sono incomplete e richiedono nuove e approfondite indagini. Recenti scoperte hanno aperto svariati dibattiti nella comunità scientifica poiché hanno evidenziato alcune contraddizioni. La principale consiste nel fatto che lavori in letteratura hanno evidenziato la presenza di un valore soglia affinché la forza meccanica possa stimolare l’elongazione dell’assone. Tale valore soglia è però superiore ai valori di tensione generati al cono di crescita, il che rende conto del fatto che lo “stretch growth model” non ha validità in condizioni fisiologiche. Tuttavia, gli strumenti precedentemente utilizzati per indagare gli effetti della tensione meccanica presentavano dei limiti riguardanti sensibilità ed affidabilità, cosa che li rende inutilizzabili per studiare tensioni inferiori ai 100pN. Per superare questa problematica, nella presente tesi, ho utilizzato un protocollo sviluppato in precedenza dal gruppo della Prof Raffa, che sfrutta l’internalizzazione di nanoparticelle magnetiche (MNP) da parte delle cellule per la generazione di una forza debole, che può variare, sotto l’azione di un campo magnetico esterno, da 0.1 a 10pN. Gli effetti di questa tensione meccanica sulla elongazione dei neuriti sono stati analizzati in differenti condizioni sperimentali. In particolare, gli esperimenti sono stati condotti su linee cellulari di PC12, SH-SY5Y e colture primarie di neuroni ippocampali. È stato evidenziato che tensioni deboli, molto al di sotto del valore soglia precedentemente identificato, possono indurre la crescita allo stesso tasso di elongazione riportato in letteratura, suggerendo che non vi è una reale soglia per l’elongazione mediata da stretching da tensione meccanica. In conclusione, il presente lavoro consente di concludere che qualunque stimolo meccanico, anche di intensità dell’ordine del pico-Newton è in grado di stimolare l’allungamento, se protratto nel tempo.