Le vescicole extracellulari derivate da cellule staminali migliorano il danno mitocondriale neuronale indotto dall'esposizione a ROS e LPS: un modello in vitro di tripla co-coltura di neuroni, microglia e astrociti

La demenza mista, caratterizzata dalla co-presenza della malattia di Alzheimer (AD) e della demenza vascolare (VaD), rappresenta una delle forme più diffuse di declino cognitivo nella popolazione anziana. Lo stress ossidativo è sempre più riconosciuto come un meccanismo patogenetico centrale che accomuna le due patologie ed inoltre è coinvolto anche nella deposizione di amiloide, nell’iperfosforilazione della proteina tau e nella neuroinfiammazione. Lo stress ossidativo può causare danni cerebrali, perché le specie reattive dell’ossigeno (ROS) possono danneggiare lipidi, proteine e acidi nucleici, bloccare la funzione mitocondriale e compromettere la plasticità sinaptica, portando così alla disfunzione e alla morte neuronale. Le alterazioni cellulari che avvengono nelle cellule neuronali in caso di demenza mista sono state qui studiate utilizzando un modello di tripla coltura contenente neuroni, astrociti e microglia. La complessa interazione tra questi tre tipi cellulari è fondamentale sia per la propagazione del danno ossidativo che per la regolazione delle risposte neuroinfiammatorie. Gli astrociti modulano l’equilibrio redox e supportano il metabolismo neuronale, mentre la microglia risponde agli insulti ossidativi rilasciando citochine pro-infiammatorie. Il sistema di co-coltura è stato ottenuto utilizzando un sistema transwell, permettendo alle cellule di interagire, non tramite il contatto diretto, ma tramite le sostanze secrete nel terreno, consentendo così lo studio degli eventi specifici per ciascun tipo cellulare. Le condizioni patologiche sono state riprodotte trattando le cellule con l’endotossina batterica lipopolisaccaride (LPS), per simulare la componente infiammatoria dell’Alzheimer, e con perossido di idrogeno (H2O2), per mimare lo stress ossidativo derivato da danni cerebrovascolari e lesioni da ischemia-riperfusione tipici della demenza vascolare. I saggi di vitalità cellulare hanno mostrato che la morte neuronale è avvenuta principalmente per apoptosi e danno al DNA. Nei neuroni e negli astrociti esposti a LPS e H2O2 si è visto un aumento dei livelli di FOXO3a e SOD2, enzima scavenger di ROS mitocondriali. Inoltre. i mitocondri hanno subito cambiamenti nella loro morfologia e integrità, mentre l’estensione e lo spessore dei neuriti sono diminuiti. In questo contesto, le vescicole extracellulari derivate da cellule staminali del liquido amniotico (AFSC-EVs) sono state testate come strumento terapeutico. Le EV, contengono un carico complesso di lipidi, proteine e acidi nucleici capaci anche di ridurre lo stress ossidativo e promuovere la sopravvivenza cellulare, offrendo una terapia alternativa “cell-free” rispetto al trapianto cellulare, superando sia limitazioni etiche che quelle legate all’immunogenicità. Il trattamento con le EV ha mitigato gli effetti negativi di LPS/H2O2, confermando il ruolo protettivo rispetto al danno neuronale in vitro probabilmente grazie loro cargo, di proteine antiossidanti.