La peluria della pesca potrebbe aiutarci a curare il prurito cronico? / Could peach fuzz help us treat chronic itch?

La peluria della pesca potrebbe aiutarci a curare il prurito cronico? / Could peach fuzz help us treat chronic itch?

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

I ricercatori hanno scoperto che neuroni specializzati e peli simili a vello nei topi – peli che negli esseri umani sono come la peluria di una pesca – provocano prurito in risposta al tatto.

Utilizzando modelli murini, una ricerca condotta dall'Università del Michigan (MI, USA) ha svelato meccanismi biologici finora sconosciuti che spiegano come i peli sensibili al tatto generino la sensazione di prurito. Questa scoperta fondamentale apre nuove prospettive per comprendere meglio e potenzialmente affrontare le patologie umane caratterizzate da prurito persistente.

"Il prurito è uno dei sintomi principali nella maggior parte dei pazienti affetti da infiammazione cutanea cronica", ha affermato Bo Duan, professore associato presso il  Dipartimento di Biologia Molecolare, Cellulare e dello Sviluppo. "Abbiamo scoperto una via metabolica che riteniamo svolga un ruolo molto importante sia nella sensazione di prurito acuto che in quella cronica."

Il gruppo ha scoperto nei topi una classe di peli finora sconosciuta, noti come peli vellus, ed una popolazione specializzata di neuroni tattili che vi si connettono. Come suggerisce il nome, questi peli sono simili ai peli vellus, sottili, corti e chiari che si trovano negli esseri umani, anche se più comunemente li chiamiamo lanugine.

Lo studio, parzialmente finanziato dai National Institutes of Health, è stato pubblicato sulla rivista  Neuron.

In una serie di esperimenti, il gruppo ha lavorato con topi affetti da infiammazione cronica della pelle, nota come eczema negli esseri umani. I topi che esprimevano questi neuroni si grattavano normalmente, come ci si aspetterebbe. Tuttavia, nei topi privi di questi neuroni od in cui i neuroni erano inattivi, la risposta al prurito risultava notevolmente ridotta.

Sebbene esistano diversi modi per lenire il prurito chimico causato da punture di zanzara e edera velenosa, questi trattamenti sono inefficaci contro il prurito causato da infiammazione cutanea, ha spiegato Duan. Questo studio suggerisce che i trattamenti che agiscono sul meccanismo del "prurito meccanico" potrebbero avere più successo.

"Abbiamo bisogno di una nuova via terapeutica da prendere di mira se vogliamo curare il prurito cronico", ha commentato Duan. "E la nostra ricerca suggerisce che questa popolazione di neuroni potrebbe rappresentare un bersaglio in futuro. Abbiamo progetti in corso che si occupano proprio di questo".

Sebbene il gruppo non possa condurre esperimenti per identificare direttamente gli stessi percorsi o percorsi correlati negli esseri umani, i ricercatori stanno già raccogliendo prove di altro tipo. Innanzitutto, gli esseri umani possiedono i geni necessari per la produzione di questi neuroni sensibili al tatto.

Il gruppo ha inoltre scoperto nei topi delle proteine ​​che contribuiscono a trasmettere il segnale del prurito dai peli al midollo spinale attraverso neuroni specializzati. I neuroni umani coltivati ​​in laboratorio rispondono alle stesse proteine, ha scoperto il gruppo.

"Il nostro studio indica che anche gli esseri umani potrebbero possedere un meccanismo simile per trasmettere il prurito meccanico", ha osservato Duan. "Inoltre, rivela che il corpo ha un sistema specifico per questo tipo di sensazione."

È una delle dimostrazioni scientifiche preferite di Duan, una che ha presentato durante il colloquio di lavoro e che mostra ancora oggi agli studenti che entrano a far parte del suo laboratorio.

Per prima cosa, prendete un fazzoletto di carta ed arrotolate un angolo fino a formare una punta lunga e sottile. Poi, con molta delicatezza, passate delicatamente la punta sui peli intorno alle labbra. Non sui peli più spessi e scuri, chiamati peli terminali, ma sui peli sottili e chiari, simili a vellus. Se ne sfiorate uno nel punto giusto, quella peluria vi provocherà prurito.

"Sia gli esseri umani che gli animali provano questo tipo di prurito, ma nessuno conosceva i meccanismi molecolari e cellulari che ne sono alla base", ha spiegato Duan. Il nuovo studio identifica il percorso sensoriale che collega i peli specializzati al prurito ed, insieme alle precedenti ricerche  di Duan e dei suoi colleghi, aiuta a spiegare come questi segnali vengono trasmessi attraverso il sistema nervoso.

È passato più di un secolo da quando gli scienziati notarono per la prima volta che i peli vellus dei topi, particolarmente concentrati dietro le orecchie, sotto le labbra ed alla base delle zampe, erano "speciali". Eppure questi peli sono rimasti in gran parte inesplorati nell'ambito delle scienze sensoriali.

Per questo motivo, non esistevano procedure standard per verificare se e come i topi reagissero al prurito meccanico. Ciò significava che Duan ed i suoi colleghi dovevano sviluppare i propri metodi.

"Un topo non può dire di avere prurito", ha osservato Duan. "Ma si gratta."

Per il nuovo studio, il gruppo ha stimolato meccanicamente il prurito nei topi utilizzando un piccolo anello di filo ed accarezzando i peli vellus degli animali. Una volta identificati i neuroni responsabili della risposta pruriginosa, i ricercatori sono riusciti a renderli sensibili alla luce blu. Illuminando la pelle di un topo ed osservandolo grattarsi nello stesso modo in cui si grattava con la stimolazione meccanica, è stato possibile confermare il ruolo specifico di questi neuroni nella percezione del prurito.

Secondo Duan, la peluria ed i peli simili alla peluria crescono in numero maggiore vicino alla bocca ed alle orecchie di umani e topi. Ciò suggerisce che potrebbero essersi evoluti come sistema di allarme per i mammiferi, per avvisarli quando parassiti od animali nocivi tentano di entrare.

Ma il corpo umano è ricoperto di peli vellus (con alcune notevoli eccezioni come i palmi delle mani) e ci si potrebbe chiedere perché non ci grattiamo continuamente se siamo ricoperti di recettori tattili così sensibili. Un altro  progetto precedente di Duan, che studiava il prurito nei topi, potrebbe fornire una spiegazione: all'interno del midollo spinale, sono in funzione dei circuiti di "filtraggio" che bloccano essenzialmente il segnale meccanico del prurito a meno che non venga attivato in un modo particolare.

ENGLISH

Researchers have discovered that specialized neurons and vellus-like hair in mice – hairs that are like peach fuzz on humans – give rise to itchiness in response to touch.

Working with mouse models, research led by the University of Michigan (MI, USA) has revealed previously hidden biology of how touch-sensitive hairs create itching sensations. This fundamental discovery opens new avenues to better understand and potentially address human health conditions characterized by persistent itchiness.

“Itch is one of the major symptoms in most chronic skin inflammation patients,” shared Bo Duan, associate professor in the Department of Molecular, Cellular and Developmental Biology. “What we’ve discovered is a pathway that we believe plays a very important role for both acute and chronic itch sensation.”

The team discovered a previously unrecognized class of hairs in mice, known as vellus-like hairs, and a specialized population of touch-sensitive neurons that connect to them. As their name suggests, these hairs are similar to the fine, short, light-colored vellus hairs found on humans, though we more commonly refer to them as peach fuzz.

The work, supported in part by funding from the National Institutes of Health, was published in the journal Neuron.

For one set of experiments, the team worked with mice that had chronic skin inflammation, which is known as eczema in humans. Mice that expressed these neurons scratched normally, as one would expect. But, for mice that lacked those neurons or in which the neurons were inactive, the itching response was greatly reduced.

While there are a number of ways to help soothe chemical itch caused by things like mosquito bites and poison ivy, those treatments are ineffective against itch caused by skin inflammation, Duan explained. This study suggests treatments that target the ‘mechanical itch’ pathway could be more successful.

“We need a new pathway to target if we want to treat chronic itch,” Duan commented. “And our research suggests that this population of neurons could be a target in the future. We have ongoing projects looking at this.”

Although the team can’t run experiments to directly identify the same or related pathways in humans, the researchers are already building the case with other forms of evidence. For starters, humans do possess genes required to make these touch-sensitive neurons.

The team also discovered proteins in mice that help transmit the itch signal from hairs to the spinal cord via the specialized neurons. Human neurons grown in cultures respond to the same proteins, the team found.

“Our study indicates that humans may have this same kind of mechanism to transmit mechanical itch,” Duan noted. “It also reveals that the body has a dedicated system for this type of sensation.”

It’s one of Duan’s favorite science demonstrations, one that he gave while interviewing for his job and one that he still shows to students joining his lab.

First, you take a tissue and roll one of its corners into a long, fine point. Then take that point and, ever so gently, stroke at the hairs around your lips. Not the thicker, darker hairs, which are called terminal hairs, but the thin, light vellus hairs. If you graze one just right, that peach fuzz will make you itch.

“Humans and animals experience this kind of itch, but no one knew the molecular and cellular mechanisms behind it,” Duan explained. The new study identifies the sensory pathway that links specialized hairs to itch and, together with earlier research from Duan and his teammates, helps explain how these signals are transmitted through the nervous system.

It was more than a century ago that scientists first noted that the vellus-like hairs of mice, which are especially concentrated behind their ears, beneath their lips and at the base of their paws, were ‘special’. Yet these hairs have remained largely understudied in sensory science.

Because of that, there really weren’t any standard procedures to test whether and how mice responded to mechanical itch. That meant Duan and his colleagues had to develop their own methods.

“A mouse can’t say that it’s itchy,” Duan noted. “But it will scratch.”

For the new study, the team mechanically stimulated itch in mice using a small loop of thread and stroking the animal’s vellus-like hairs. Once they identified the neurons that gave rise to the itching response, the researchers could then make those neurons sensitive to blue light. Shining light on a mouse’s skin and observing it scratch in the same way it did with mechanical stimulation helped confirm the specific neurons’ role in itch.

Peach fuzz and peach fuzz-like hairs grow in higher numbers near human and mice mouths and ears, Duan said. This suggests they may have evolved as a warning system for mammals to alert them when pests or parasites are trying to get in.

But human bodies are covered in vellus hair (with some notable exceptions like the palms of our hands) and you may wonder why we’re not constantly scratching if we’re coated with such sensitive touch receptors. Another one of Duan’s earlier projects studying itch in mice could also explain that: within the spinal cord, there are ‘gating’ circuits at work that essentially block the mechanical itch signal unless it’s activated in a particular way.

Da:

https://www.biotechniques.com/neuroscience/could-peach-fuzz-help-us-treat-chronic-itch/?utm_campaign=BioTechniques%20-%20Weekly%20NL&utm_medium=email&_hsenc=p2ANqtz-9J9NdSTg9RyF_U0hmGuZQS8tuPSikrtLy8qF3CCja67FmTs1xvZiNB_DIrvOm0qDps_CdkP9GFmLi75DTmrlNSsJjUh6ThMIFqNIXErdCqB8yLoMM&_hsmi=424835176&utm_content=424617116&utm_source=hs_email