RICERCA ITALIANA     

Il recupero della funzione vestibolare periferica da danno ototossico: analisi delle proprietà elementari alla base dell'attività sensoriale.

Università degli Studi di Pavia

Abstract

Le cellule cigliate dell’orecchio interno possono facilmente degenerare per invecchiamento, alterazioni genetiche, infezioni virali, trattamenti con agenti chemioterapici,o antibiotici aminoglicosidici. Nei mammiferi, le cellule cocleari danneggiate non vengono sostituite da nuove cellule, mentre una rigenerazione, seppur molto limitata, è presente negli organi vestibolari. La degenerazione delle cellule cigliate si accompagna nei mammiferi, e quindi nell’uomo a disordini permanenti delle funzioni uditiva e vestibolare. A differenza dei mammiferi, negli epiteli vestibolari degli uccelli e dei vertebrati inferiori le cellule cigliate degenerate vengono quasi completamente sostituite da nuove cellule sensoriali ripristinando così l’integrità dell’epitelio. Tuttavia il recupero funzionale delle cellule vestibolari rigenerate è poco conosciuto e nulla si sa riguardo ad altri aspetti cruciali quali le proprietà elementari della trasmissione sinaptica afferente e l’efficacia del controllo efferente dell’attività sensoriale.
Il recupero della funzione vestibolare, dopo rigenerazione, sarà studiato parallelamente nel vestibolo di rana e di cavia e l’attenzione sarà focalizzata sui canali semicircolari. La rana è dotata di un solo tipo di cellule cigliate vestibolari (tipo II) e viene scelta come modello sperimentale, oltre che per la completa rigenerazione dell’epitelio vestibolare, per la grande esperienza che i proponenti hanno accumulato in anni di studi morfologici ed >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Ivo Prigioni Università degli Studi di PAVIA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Il processo di rigenerazione dell’epitelio vestibolare dopo danno ototossico è stato descritto in numerosi studi morfologici in diverse specie animali. Tuttavia poco si conosce delle proprietà biofisiche delle cellule cigliate, e niente si sa riguardo alle proprietà elementari della trasmissione sinaptica afferente e del controllo efferente dell’attività sensoriale dopo rigenerazione dell’epitelio sensoriale. Questi aspetti del recupero della funzione vestibolare verranno studiati nel canale semicircolare posteriore di anfibio e mammifero.

In sintesi, gli obiettivi principali di questo progetto di ricerca sono i seguenti:

1) Caratterizzare il recupero delle proprietà funzionali delle cellule cigliate nella rana

A tale scopo verranno studiate le proprietà biofisiche delle cellule cigliate e il processo di esocitosi delle vescicole sinaptiche alla sinapsi afferente. Le proprietà delle cellule cigliate verranno caratterizzate utilizzando la tecnica del patch clamp in combinazione con il preparato di fettine sottili di epitelio di cresta ampollare, Verranno definite le proprietà e l’espressione dei canali Ca2+ e K+ delle cellule sensoriali localizzate in regioni distinte dell’epitelio sensoriale. L’esocitosi vescicolare verrà analizzata (in fettine sottili di cresta) sia in preparati di controllo che in preparati rigenerati mediante misure di variazioni di capacità di membrana in risposta a stimoli depolarizzanti di durata variabile >>>

Risultati parziali attesi

L’attuazione di questo progetto di ricerca permetterà di valutare il recupero della funzione vestibolare, dopo danno ototossico, a livello dei processi di trasduzione e codificazione dello stimolo sensoriale. In particolare ci attendiamo di raccogliere nuove informazioni riguardo ai “pattern” di recupero delle proprietà biofisiche delle cellule sensoriali, della trasmissione sinaptica afferente, del processo di codificazione sensoriale e del controllo efferente dell’attività sensoriale.
L’importanza di tali studi è evidente ed attuale, infatti deficit della funzione vestibolare condizionano pesantemente la qualità della vita. La perdita delle cellule cigliate, che può derivare da traumi ambientali, dall’azione di farmaci quali gli antibiotici aminoglicosidici e il cisplatino, o dal semplice invecchiamento, è infatti un evento irreversibile nei mammiferi. La funzione delle cellule cigliate è insostituibile, in quanto meccanismi di compensazione a livello centrale messi in atto dall’organismo rimediano solo in parte al deficit funzionale.
Dallo studio sulla rana ci attendiamo di raccogliere informazioni di base riguardo al recupero della funzione vestibolare in una specie animale dotata di notevole capacità rigenerativa spontanea e in cui al danno ototossico fa seguito la sostituzione pressoché completa delle cellule cigliate perse con nuove cellule sensoriali. Saranno caratterizzati in dettaglio sia i processi pre-sinaptici (espressione dei canali ionici delle >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Le cellule cigliate vestibolari forniscono al SNC informazioni sull'orientamento e sul movimento del capo nello spazio. Il ruolo principale del sistema vestibolare è quello di integrare le informazioni che riguardano la posizione ed il movimento della testa con i segnali visivi, propriocettivi e somatosensoriali per mantenere la stabilità della postura, dell'equilibrio e della posizione degli occhi. E' comprensibile quindi come alterazioni della funzionalità vestibolare possano seriamente compromettere la coordinazione motoria e molti aspetti del controllo corporeo.
Nell'apparato vestibolare periferico, i danni insorgono per perdita delle cellule sensoriali per invecchiamento, ma più frequentemente per traumi fisici o chimici. Fra gli agenti chimici è nota la potente azione ototossica degli antibiotici aminoglicosidici. Questi composti sono stati impiegati nella pratica clinica per trattare le infezioni da batteri Gram-negativi resistenti agli antibiotici convenzionali. I loro effetti collaterali comprendono tossicità cocleare con perdita dell'udito e vestibolare con perdita dell'equilibrio. Risultano quindi di particolare interesse, anche a fini terapeutici, i tentativi di limitare il danno ototossico delle cellule cigliate e ancor più di favorirne il recupero funzionale.
Tra gli antibiotici aminoglicosidici, la gentamicina rappresenta un “tool” estremamente efficace per indurre sperimentalmente la degenerazione dell’epitelio >>>