Monitoraggio del Astrocyte reattività e proliferazione in Vitro in condizioni ischemiche-come

Ictus è definito come “un’acuta disfunzione neurologica di origine vascolare con sviluppo rapido o improvviso dei sintomi e dei segni, corrispondenti alla partecipazione delle zone focali del cervello”^1,2. Ci sono due tipi di ictus: ischemico ed emorragico. Quando la disfunzione vascolare è causata da un aneurisma o un malfunzionamento arterovenoso, accompagnato da indebolimento con posteriore rottura di un’arteria, questo è definito ictus emorragico³ che, nella maggior parte dei casi conduce alla morte. Quando un trombo o un embolo ostacola il flusso di sangue, causando una temporanea privazione di ossigeno e glucosio per una regione del cervello, si chiama colpo ischemico⁴. Inadempimento di nutrire le cellule intorno alla zona interessata o core ischemico conduce ad un squilibrio omeostatico e metabolico, disfunzione energetica, morte neuronale e l’infiammazione⁵, che può indurre una disabilità permanente per pazienti⁶.

L’ictus ischemico è una ferita multifattoriale che coinvolge diversi tipi di cellule che reagiscono ed esercitano i loro effetti in diversi momenti. Molte interazioni creano un ambiente difficile per studiare il comportamento delle singole celle. Così, come noi a studiare il contributo di un tipo specifico delle cellule in un ambiente così complesso? Un modello accettato in vitro di ischemia consiste di esponendo le cellule a deprivazione di ossigeno e glucosio (OGD), per un certo periodo, seguito dal restauro delle cellule ad un ambiente normoxic. Questo sistema simula un colpo ischemico seguito da riperfusione di sangue. In questo metodo, le cellule o i tessuti sono esposti a una media glucosio-liberi in un ambiente che ha eliminato l’inceppo di ossigeno, utilizzando una camera ipossica specializzata. Il tempo di incubazione di OGD può variare da pochi minuti fino a 24 h, a seconda l’ipotesi che vuole essere testato. Studi hanno dimostrato che in base ai tempi di OGD e normoxic ambiente, fenotipi specifici del colpo (cioè, acuta o subcronica) può essere realizzato. Astrociti isolati, esposti a OGD con restauro posteriore a condizioni di normossia, è un modello di cellulare ben studiato per simulare la corsa in vitro⁷. Utilizzando OGD è possibile svelare i meccanismi molecolari indipendenti delle cellule isolate in un ambiente di colpo-come.

Come aumenta la nostra conoscenza della biologia di astrociti, è diventato evidente che sono cruciali per mantenere la sinapsi ed il sostenimento di riparazione, di sviluppo e plasticità neurale⁸. In condizioni normali, gli astrociti rilasciare e rispondere alle citochine, chemochine, fattori di crescita e gliotrasmettitori, mantenendo l’equilibrio metabolico e l’omeostasi nelle sinapsi^5,9. In neuroinflammation acuta, come l’ictus ischemico, queste cellule possono diventano reattive, mostrare una lungo termine sovraespressione della proteina acida fibrillare gliale (GFAP) e mostrano ipertrofia nella loro morfologia^{5,10, 11 , 12}. come si sviluppa l’infarto ischemico, l’omeostasi fornito da astrociti diventa affetto, per quanto riguarda l’assorbimento normale del glutammato, metabolismo energetico, scambio di molecole attive e antiossidante attivit๳.

Gli astrociti riattivati proliferano intorno al tessuto di infarto mentre leucociti migrano verso la zona leso¹⁴. Proliferazione astrocytic può essere misurata usando gli indicatori come antigene nucleare delle cellule di proliferazione (PCNA), Ki67 e bromodeossiuridina (BrdU)¹⁵. Questa risposta proliferativa viene generata in un modo dipendente dal tempo e aiuta a formare la cicatrice gliale, matrice di astrociti reattivi irreversibilmente lungo il parenchima del sito danneggiato dopo un infortunio⁹. Una delle funzioni iniziali di questa cicatrice è di limitare lo stravaso delle cellule immuni da questa zona. Tuttavia, gli studi hanno mostrato che la cicatrice diventa un impedimento fisico per gli assoni estendere, come essi rilasciare molecole inibendo la crescita assonale e creare una barriera fisica che impedisce che gli assoni che si estende intorno alla zona danneggiata¹⁶. Tuttavia, ci è prove scientifiche che dimostrano che dopo una lesione del midollo spinale, completamente prevenire la formazione di cicatrice gliale può alterare la rigenerazione di assoni¹⁷. Così, il contesto in cui viene misurata la risposta astrocytic specifica, deve essere considerato al momento il quadro della ferita ha studiato.

La metodologia presentata può essere applicata per studiare la funzione individualizzata dei astrocytes dopo privazione di ossigeno del glucosio e può essere modificato a seconda delle domande che lo sperimentatore vuole rispondere. Ad esempio, oltre il cambiamento morfologico e gli indicatori espressi in tempi diversi di OGD, i surnatanti dagli astrociti esposti a OGD possono essere analizzati ulteriormente per identificare fattori solubili rilasciati da queste cellule, o usato come un media condizionati per valutare la effetto in altre cellule del cervello. Questo approccio permette studi sulla reattività di astrociti che potrebbe portare alla delucidazione dei fattori che regolano e modulano la loro risposta in uno scenario di ictus ischemico.