Una scoperta rivoluzionaria apre le speranze per le persone che non riescono a camminare per lesioni al midollo spinale

Quando avviene una lesione del midollo spinale che lo lacera o distrugge le vie nervose al suo interno, si può incorrere in una perdita totale e permanente della sensibilità e del movimento. Nel 90% dei casi questo evento è causato da traumi, inclusi incidenti stradali, infortuni sportivi, cadute o violenze. Di recente si registra un aumento anche dei casi di lesione del midollo spinale non traumatica di origine vascolare, neoplastica o infettiva. Ne vengono colpiti sono soprattutto giovani adulti tra i 15 ei 29 anni e adulti di età superiore ai 64 anni.

La ricerca ha fatto grandi passi avanti nella comprensione della fisiopatologia della lesione del midollo spinale e nel miglioramento del trattamento. Tuttavia, le scoperte al momento sono ancora limitate a ridurre al minimo le complicanze e massimizzare la funzione residua piuttosto che riportare alla normalità le funzioni motorie compromesse.

Una scoperta rilevante

I neuroscienziati del gruppo di ricerca svizzero NeuroRestore di Losanna hanno però di recente scoperto che le lesioni del midollo spinale possono essere parzialmente guarite dal rimodellamento di alcuni neuroni. Grazie a una tecnica che fonde stimolazione elettrica e terapia fisica intensiva, i ricercatori hanno permesso a 9 persone con lesioni spinali croniche di tornare a camminare. Tutti i pazienti soffrivano di paralisi grave o completa a causa di danni al midollo spinale. La ricerca, pubblicata su Nature, apre le speranze per lo sviluppo di nuove terapie mirate che potrebbero giovare ai pazienti con lesioni gravi del midollo spinale.

La stimolazione elettrica epidurale

Quando avvengono gravi lesioni del midollo spinale si può interrompere la connessione tra il cervello e le reti di cellule nervose situate nella parte inferiore della colonna vertebrale che controllano la deambulazione. Nel 2018, il team di ricerca guidato dal neuroscienziato Grégoire Courtine del Politecnico federale di Losanna ha dimostrato che inviando impulsi elettrici a nervi della colonna vertebrale inferiore colpiti dalla lesione - una tecnica nota come "stimolazione elettrica epidurale" (EES) - si poteva, se combinata con una terapia fisica intensiva, far tornare a camminare persone con lesioni del midollo spinale. Grazie a questa tecnica di stimolazione, i tre pazienti sottoposti all'esperimento, sono passati da una condizione di paralisi motoria grave o completa e una sensazione minima alle gambe a una condizione in cui erano in grado di fare i passi da soli o con un deambulatore o le stampelle.

Una tecnica che funziona anche in chi ha perso sensibilità alle gambe

Il gruppo di ricerca NeuroRestore, guidato da Courtine, ha ora dimostrato con un nuovo studio che il sistema funziona anche nelle persone che hanno perso ogni sensibilità alle gambe. Il team ha impiantato chirurgicamente in nove pazienti un neurotrasmettitore che stimolasse il midollo spinale, e, parallelamente, sottoposto i partecipanti a un processo di neuroriabilitazione intensiva che ha coinvolto un sistema di supporto robotico che li assisteva mentre si muovevano in più direzioni. I pazienti sono stati sottoposti a stimolazione e riabilitazione quattro-cinque volte a settimana per cinque mesi.

Grazie alla stimolazione elettrica epidurale (EES) abbinato all'allenamento, i nove partecipanti - tre dei quali avevano una paralisi completa e nessuna sensazione alle gambe - hanno riacquistato la capacità di camminare. Cinque mesi dopo l'inizio dell'esperimento, tutti i pazienti erano in grado di sopportare il proprio peso e fare dei passi, usando un deambulatore per la stabilità, mentre quattro non hanno avuto più bisogno di accendere l'EES per camminare.

La mappatura genica delle cellule nervose del midollo spinale

Con grande sorpresa, i ricercatori hanno anche osservato durante l’esperimento che, quando i pazienti venivano sottoposti all’ESS, l'attività delle cellule nervose nel sito di stimolazione diminuiva. Per capire come mai, il team di ricerca ha indagato più dettagliatamente il processo in un modello murino. Quindi ha sottoposto un gruppo di topi con lesioni a stimolazione elettrica abbinata all'allenamento con un supporto robotico appositamente costruito per la stabilità, e ottenuto gli stessi risultati dell’esperimento sulle persone.

In seguito ha prelevato campioni di tessuto spinale dai topi ed esaminato l’attività genica dei singoli neuroni, ottenendo una mappa dettagliata dei tipi di cellule nervose presenti nel midollo spinale inferiore. Grazie all’utilizzo di un algoritmo di apprendimento automatico, si è riuscito ad identificare una sottopopolazione di interneuroni eccitatori (cellule nervose che collegano i neuroni motori e sensoriali) precedentemente sconosciuti, che mostravano cambiamenti nell'attività genica in fasi prestabilite della riabilitazione assistita da EES, simili a quelli osservati nei partecipanti umani.

La scoperta dei neuroni responsabili del recupero della deambulazione

Quando il team ha silenziato queste cellule - chiamate neuroni SC - nei topi feriti, ha scoperto che l'EES non permetteva più agli animali feriti di camminare. Pertanto, poiché il silenziamento dei neuroni SC aveva impedito ai topi di riprendersi, i ricercatori hanno ipotizzato che questi non erano necessari per camminare, ma piuttosto essenziali per riprendersi dopo una lesione spinale. In pratica, queste cellule nervose sono necessarie alle persone paralizzate per tornare a camminare di nuovo.

“La diminuzione complessiva dell'attività neurale durante la riabilitazione - ha affermato Courtine - riflette un processo di apprendimento. Non dovrebbe sorprendere. Poiché, quando impari un compito, nel cervello ci sono sempre meno neuroni attivati, che aumentano man mano che migliori".

Il ruolo fondamentale dei neuroni SC

I neuroni SC sono posizionati in modo da trasformare le informazioni provenienti dal tronco cerebrale in comandi esecutivi. “Questi comandi - hanno spiegato i neuroscienziati - vengono trasmessi ai neuroni responsabili della deambulazione. Tuttavia, questo è solo uno dei tanti messaggi che arrivano dal cervello, quindi c'è ancora molto da indagare. Ciononostante, e tenendo conto che l'architettura spinale è molto simile tra i vertebrati, inclusi umani e topi, il nostro studio ha dimostrato che i neuroni SC sono un requisito fondamentale per il recupero della deambulazione dopo la paralisi".

“Questa nuova scoperta dei circuiti spinali - hanno concluso i neuroscienziati - potrebbe nel tempo portare a più opzioni di trattamento e fornire una migliore qualità della vita alle persone con diversi tipi di lesioni del midollo spinale”.