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Lunedì, 22 Dicembre 2014 09:01

Gli effetti della distensione attiva tramite trasduzione meccanica sulle terminazioni nervose

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nervo

Mentre la ricerca farmacologica correlata ha dominato la scienza di base sulla funzione e stimolazione dei nervi, gli effetti dell’impatto meccanico sulla funzione nervosa (meccano trasduzione) sta ricevendo crescente interesse. In effetti, un recente studio condotto dai ricercatori dell’Istituto di Scienze Biomediche (Taipei, Taiwan) e all’università Canergie Mellon (Pittsburgh, Pa) usava metodi in vitro per valutare effetti distensivi meccanici su strutture neuromuscoscheletriche. Questo studio si basa sull’effetto distensivo attivato tramite trasduzione meccanica sui potenziali di azione dei terminali nervosi.

I ricercatori producevano in coltura neuroni dei gangli della radice dorsale prelevati da un ceppo CD1 di topo su un subtrato elastomerico di polidimetilsilossano (PDMS). Le cellule erano seminate su uno strato PDMS sulla parte superiore di un vetrino e rivestito sia con fibronectina e polilisina, creando una matrice extracellulare (ECM). Registrazioni di aree di cellule intere dei neuroni dei gangli della radice dorsale furono attuate tramite pipette. La forza meccanica fu applicata al PDMS tramite una pipetta levigata a fiamma con un diametro alle estremità di approssimativamente 4 µm. 

La pipetta d’indentazione (determinazione della durezza di un materiale alla deformazione), posizionata 100µm lontano dal corpo della cellula principale del neurone registrato, imponeva uno spostamento sul PDMS, eludendo le cellule glia. Un micromanipolatore veniva usato per controllare l’indentazione.

Uno spostamento veniva applicato in incrementi di 10.43 µm fino ad una occorsa risposta del potenziale di azione  (AP) oppure lo spostamento raggiungeva un massimo di 125 µm. Quando un’indentazione produceva un AP, la stessa indentazione era applicata di nuovo per vedere se la distensione attivata del AP era ripetibile; essa era ripetibile virtualmente il 100% delle volte. Lo spostamento durava meno di un secondo, con un minimo di 30 secondi tra le indentazioni.

I potenziali di membrana in quiescenza erano notevolmente differenti nello stato di quiescenza comparato al PDMS indentato. I neuroni rivestiti con fibronectina esibivano soglie inferiori di APs attivato quando comparato a neuroni coltivati in rivestimento di poli-L-lisina. Gli autori indicavano questi risultati implicando che le interazioni di cellule ECM sono importanti nella meccano- trasduzione, avvalorando precedenti scoperte secondo cui la risposta della trasduzione meccanica è determinata dalla struttura cito scheletrica.

Per entrambe i tipi di cellula le risposte AP aumentavano significativamente quanto più vicina era l’indentazione al corpo della cellula (gamma, 30-100 µm.). I potenziali di azione erano bloccati da bloccanti di canale, in questo caso citocalasina-D e latrunculina-A, nocodazolo. Il Blocco era causato dalla depolimerizzazione del cito-scheletro, non dall’inibizione dei canali di ioni, dipendenti dal voltaggio. Nessuno degli agenti di modificazione del cito-scheletro alterava il potenziale della membrana quiescente dei neuroni. La magnitudine della risposta AP dipendevano dalla misura della cellula (27-33 µm), l’ammontare di distensione indotta (8%-35%), e la profondità di indentazione  (50-100 µm).

Gli autori concludevano che l’innesco neuronale di AP attraverso le terminazioni nervose è legato a specifiche deformazioni meccaniche e a interazioni ECM. Queste scoperte hanno implicazioni nel campo della medicina e della terapia manuale. Il potenziamento del flusso linfatico tramite tecniche di pompaggio linfatico fu ipotizzata per decadi prima di essere dimostrata in soggetti canini da Knott et al (J Am Osteopath Assoc.2005105447-456.). L’impatto del trattamento manipolativo (OMT) a livello cellulare è elucidato da studi come questo, che aiuteranno a rispondere a quesiti di ricerca sul tipo di cellule affette da OMT e se, cellule normali, danneggiate o malate reagiscono in modo diverso al OMT. 

Verosimilmente, ulteriori ricerche sono necessarie riguardo alla liberazione delle forze OMT e la direzione di forza in relazione alla cellula.

La ricerca sulla trasduzione meccanica potrebbe avere anche implicazioni per studi che investigano biomarcatori correlati al OTM – che includono l’endorfina-β (J Am Osteopath Assoc. 2007; 107: 387-400) e gli endocannabinoidi  (J Am Osteopath Assoc. 2005; 10:283-291) –  nei quali differenti tecniche OMT con caratteristiche biomeccaniche molto differenti potrebbero produrre effetti differenti. Se non altro, questo particolare articolo esemplifica il crescente interesse nella trasduzione meccanica. Questa prospettiva biomeccanica è coerente con l’ammonizione del fondatore della medicina osteopatica Andrew Taylor Still, DO, MD, di occuparsi della “anatomia, anatomia, anatomia” nella somministrazione di cure un’idea a lungo eclissata dalla dipendenza dagli agenti farmacologici-HHK.

Lin YW et al Plos One (serial online). 2009;4: e4293.

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