Dallo spazio, una speranza per curare le malattie degenerative /  From space, a hope to cure degenerative diseases

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Una ricerca italiana prova a far luce sui meccanismi che producono lo stress ossidativo, studiando organismi in condizioni di micro-gravità. Un progetto che potrebbe aiutare a proteggere gli astronauti durante le lunghe permanenze nello spazio, ma anche a contrastare lo sviluppo di gravi malattie degenerative.

STUDIARE lo spazio per trovare nuove terapie. Ora da questo filone di ricerca arriva una speranza per la cura delle malattie degenerative: lo stress ossidativo a cui è sottoposto l’organismo degli astronauti quando stanno per lunghi periodi di tempo nello spazio, infatti, potrebbe essere un valido spunto per fornirci indicazioni preziose per la cura delle patologie degenerative. È questa l'idea di un team di ricercatori dell'Università di Pisa, partner del progetto “PlanOx2” dell'Agenzia spaziale europea (Esa), che mira a studiare l'invecchiamento cellulare e a indagare gli effetti della gravità alterata sui processi biologici.

• INVECCHIAMENTO ACCELERATO

“Il progetto contribuirà alla comprensione dei meccanismi alla base dello stress ossidativo (uno squilibrio della fisiologia cellulare che provoca l’invecchiamento accelerato delle cellule, Ndr) e alla possibile prevenzione del danno a cui sono sottoposti gli astronauti durante i viaggi spaziali”, spiega Alessandra Salvetti del Dipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale dell'Università di Pisa. “Lo studio, poi, potrebbe avere importanti ricadute in ambito biomedico, poiché si tratta degli stessi meccanismi che contribuiscono all’insorgenza di molte patologie degenerative, come la distrofia muscolare”.
PlanOx2 è un progetto finanziato dall’Esa della durata di due anni, a cui partecipano, oltre all’Università di Pisa, anche l’Istituto Italiano di tecnologia (IIT), con l’unità guidata da Gianni Ciofani, l’Università di Amsterdam (Jack Van Loon) e il Cnr di Marsiglia.


• LO STRESS DEGLI ASTRONAUTI

Durante il decollo e la permanenza in orbita, l’organismo è sottoposto a condizioni di gravità alterata che inducono la produzione di specie reattive dell’ossigeno (Ros). I Ros causano stress ossidativo che determina i danni cellulari. “Questo effetto è più pronunciato durante i voli spaziali di lunga durata e resta anche per alcune settimane dopo il rientro”, precisa Salvetti. Le nostre cellule sono costantemente soggette all’azione dei Ros che si producono sia in seguito al metabolismo cellulare che all’esposizione ad agenti esterni quali raggi X, UV e inquinamento. “La produzione di Ros è normalmente bilanciata dall’attivazione di sistemi di detossificazione” aggiunge l'esperta. “Ma se la quantità prodotta è troppo elevata si genera uno stress ossidativo che determina cambiamenti a livello delle molecole che compongono le nostre cellule e possono causare alterazioni nel funzionamento cellulare”.


• GLI ESPERIMENTI

Nello specifico, il progetto prevede una serie di esperimenti condotti presso l’European Space Research and Technology Centre (Esa-Estec) di Noordwijk, in Olanda, con lo scopo di capire gli effetti della gravità alterata su processi biologici come la proliferazione e il differenziamento cellulare, utilizzando come sistema modello la planaria, un piccolo verme piatto, molto utilizzato per lo studio delle cellule staminali e dei processi di rigenerazione. E proprio una parte di questi esperimenti è stata condotta nelle scorse settimane da Salvetti e Leonardo Rossi dell’Università di Pisa, e da Andrea Degl’Innocenti dell’IIT, utilizzando una strumentazione sofisticata che è in grado di simulare la microgravità (RPM), e una centrifuga a largo diametro (LDC) che consente di sottoporre i campioni a ipergravità. “Il nostro progetto non ha come scopo lo studio di patologie specifiche. Tuttavia, i risultati ottenuti potrebbero avere ricadute in campo biomedico, in quanto alti livelli di Ros sono descritti in diverse patologie, come per esempio le malattie degenerative”, precisa Salvetti.


“Inoltre, nei nostri esperimenti testeremo sulle planarie gli effetti di uno smart material, le nano particelle di ceria o nanoceria, cioè ceramiche biocompatibili dall'eccezionale capacità antiossidante ed autorigenerante, per verificare se è in grado di proteggere le cellule e i tessuti dai Ros, e contrastare quindi l'invecchiamento cellulare”. A differenza di altre sostanze antiossidanti, come per esempio la vitamina E e C , le particelle di ceria hanno la capacità di autorigenerarsi e, quindi, di mantenere la loro attività antiossidante a lungo nel tempo. “E’ ancora presto per parlare di sviluppi futuri perché siamo appena tornati dall’Esa-Estec e al momento dobbiamo iniziare ad analizzare i campioni raccolti”, conclude Slavetti. “Comunque, nel caso in cui la nanoceria si rivelasse efficace nel tamponamento della produzione dei Ros, ciò aprirebbe la strada a esperimenti futuri per verificare cosa succede nei sistemi animali modello di patologie che vedono coinvolta la produzione di Ros”.

ENGLISH

An Italian research tries to shed light on the mechanisms that produce oxidative stress by studying organisms in conditions of micro-gravity. A project that could help protect astronauts during long stays in space, but also to combat the development of serious degenerative diseases.

STUDY the space to find new therapies. Now from this line of research comes a hope for the cure of degenerative diseases: the oxidative stress to which the body of astronauts is subjected when they are for long periods of time in space, in fact, could be a valuable starting point to provide us with valuable indications for the treatment of degenerative diseases. This is the idea of ​​a team of researchers from the University of Pisa, partner of the "PlanOx2" project of the European Space Agency (ESA), which aims to study cellular aging and to investigate the effects of altered severity on biological processes.

• ACCELERATED AGING

"The project will contribute to the understanding of the mechanisms underlying oxidative stress (an imbalance of cellular physiology that causes accelerated cell aging, Ed.) And to the possible prevention of damage to astronauts during space travel", explains Alessandra Salvetti of the Department of Clinical and Experimental Medicine of the University of Pisa. "The study, then, could have important implications in the biomedical field, since these are the same mechanisms that contribute to the onset of many degenerative diseases, such as muscular dystrophy".

PlanOx2 is a two-year ESA-funded project, in which, in addition to the University of Pisa, the Italian Institute of Technology (IIT), with the unit led by Gianni Ciofani, the University of Amsterdam (Jack Van Loon) and the Cnr of Marseille.

• STRESS OF THE ASTRONAUTS

During take-off and stay in orbit, the organism is subjected to altered gravity conditions that induce the production of reactive oxygen species (Ros). The Ros cause oxidative stress that determines cellular damage. "This effect is more pronounced during long-distance space flights and remains even for a few weeks after the return", Salvetti points out. Our cells are constantly subject to the action of the Ros that are produced both as a result of cellular metabolism and exposure to external agents such as X-rays, UV and pollution. "The production of Ros is normally balanced by the activation of detoxification systems," adds the expert. "But if the quantity produced is too high an oxidative stress is generated that causes changes in the molecules that make up our cells and can cause alterations in cellular functioning".

• EXPERIMENTS

Specifically, the project includes a series of experiments conducted at the European Space Research and Technology Center (Esa-Estec) in Noordwijk, Holland, with the aim of understanding the effects of altered severity on biological processes such as proliferation and differentiation cellular, using as a model system the planaria, a small flat worm, widely used for the study of stem cells and regeneration processes. And a part of these experiments was carried out in recent weeks by Salvetti and Leonardo Rossi of the University of Pisa, and by Andrea Degl'Innocenti of ITI, using a sophisticated instrumentation that is able to simulate microgravity (RPM), and a large diameter centrifuge (LDC) that allows samples to be subjected to hypergravity. "Our project does not aim to study specific pathologies. However, the results obtained could have repercussions in the biomedical field, as high levels of Ros are described in various diseases, such as degenerative diseases, "Salvetti points out.

"Furthermore, in our experiments we will test on the planar effects of a smart material, the nano particles of ceria or nanoceria, ie biocompatible ceramics with an exceptional antioxidant and self-regenerating capacity, to verify if it is able to protect cells and tissues from the Ros, and therefore combat cellular aging ". Unlike other antioxidants, such as vitamin E and C, the ceria particles have the ability to regenerate and, therefore, to maintain their antioxidant activity for a long time. "It's still early to talk about future developments because we've just come back from Esa-Estec and at the moment we have to start analyzing the collected samples," concludes Slavetti. "However, in the event that the nanoceria proves to be effective in the collision of the production of the Ros, this would open the way to future experiments to verify what happens in the animal systems model of pathologies that involve the production of Ros".

Da:

http://www.repubblica.it/salute/medicina-e-ricerca/2018/04/26/news/dallo_spazio_una_speranza_per_curare_le_malattie_degenerative-194694078/