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La melatonina può aumentare il tasso di successo dei trapianti di midollo osseo

Publicado em 05 março 2019

La melatonina è attualmente utilizzata nel trattamento dei disturbi del sonno ed è oggetto di studi clinici al fine di combattere il cancro e altre malattie. E può anche aiutare ad aumentare il tasso di successo dei trapianti di midollo osseo. Questo ormone, prodotto durante le notti dalla ghiandola pineale, nel cervello, e la cui funzione è quella di informare il corpo che è buio e prepararlo per il loro riposo notturno, regola anche la disponibilità di cellule staminali nel midollo osseo.
Questa scoperta è stata fatta da ricercatori dell'Istituto di Bioscienze dell'Università di São Paulo (IB-USP), in Brasile, in collaborazione con colleghi del Weizmann Institute of Sciences di Israele e di altre istituzioni di vari paesi. Lo studio, il risultato di un progetto di ricerca sostenuto da FAPESP - Support Foundation for Scientific Research dello Stato di San Paolo, è stato pubblicato sulla rivista Cell Stem Cell.
"Questa scoperta suggerisce che l' ora della raccolta di cellule staminali possono influenzare il successo di un trapianto di midollo osseo, nel contesto del trattamento del cancro", ha detto.
In studi precedenti, il gruppo IB-USP aveva già scoperto che la melatonina controlla la mobilità delle cellule del sangue nei tessuti sani e infetti. In caso di infezione, la produzione notturna di melatonina viene bloccata e le cellule di difesa invadono il tessuto infetto.
A loro volta, gli scienziati israeliani hanno osservato che, nel midollo, le cellule progenitrici che danno origine alle cellule di difesa sono protette in nicchie vicino all'osso, annidati dalle cellule di difesa dell'organismo (macrofagi). E sono costantemente liberati da queste nicchie, proliferano e danno origine a cellule precursori di lignaggi di sangue e ossa. Per questo motivo sono stati usati nel trattamento del cancro e di altre malattie.
"Abbiamo condotto una serie di esperimenti che hanno dimostrato che i processi di rilascio e proliferazione di queste cellule, così come la loro raccolta nelle nicchie delle ossa del midollo, sono mediati dalla melatonina, che agisce sui macrofagi" ha spiegato Pekelmann Markus.
Con questo nuovo studio, i ricercatori hanno determinato la quantità di cellule staminali nel midollo dei topi nel corso di 24 ore. I risultati delle analisi hanno indicato che ci sono due picchi giornalieri di produzione di queste cellule che si verificano alle 11:00 e alle 23:00, regolati dalla transizione tra le fasi di variazione all'inizio del giorno e della notte.
I picchi di produzione delle cellule staminali sono stati determinati dall'aumento o diminuzione dei livelli di due sostanze presenti nel midollo osseo dei topi: noradrenalina (NE) e fattore di necrosi tumorale (TNF).
"Abbiamo visto il TNF che è noto per causare la morte delle cellule e le infiammazioni, agisce come un segnale fisiologico per la produzione di melatonina nel midollo. Questa molecola appare nella transizione dal giorno alla notte o viceversa e genera picchi di produzione di cellule staminali progenitrici ", ha affermato Pekelmann Markus.
"La secrezione di TNF e NE nel midollo osseo induce la proliferazione cellulare e, quindi, genera due picchi di produzione intensa, uno durante il giorno e l'altro durante la notte. Ma è allora che entra in gioco la melatonina. Durante il giorno, è presente solo la melatonina locale e le cellule lasciano il midollo e passano al sangue ", ha spiegato.
Bloccando il TNF e la NE nei topi, i ricercatori hanno osservato che i picchi giornalieri della produzione di cellule staminali nel midollo osseo degli animali cessavano, suggerendo che queste molecole sono essenziali per la produzione di cellule indifferenziate e mature a loro volta.
"Quando sono le 11 di mattina, le cellule staminali del midollo proliferano e si differenziano per formare le cellule del sangue, mentre alle 23 ore proliferano, ma rimangono immagazzinate nelle nicchie delle ossa. Ciò rende possibile l'esistenza di un ciclo giornaliero di produzione e il reintegro di queste cellule nel midollo osseo ", ha spiegato Pekelmann Markus.
I ricercatori hanno anche condotto un altro esperimento in cui i topi sono stati iniettati con melatonina durante il giorno per valutare se fosse possibile invertire i picchi giornalieri della produzione di cellule staminali. I risultati hanno confermato questa possibilità. Il tipico picco notturno, con grandi quantità di cellule staminali indifferenziate, è venuto a compimento al mattino.
Durante il trapianto di cellule staminali prodotte di notte, anche nei topi, è stato riscontrato che erano due volte più efficienti delle cellule raccolte durante il picco del mattino.
"Questi risultati possono dare origine a strategie per aumentare l'efficienza della raccolta di cellule staminali nei trapianti di midollo osseo umano", ha affermato Pekelmann Markus.
Una di queste strategie consisterebbe nell'estrarre le cellule staminali dal midollo di un donatore durante il giorno, poiché le cellule raccolte di notte vanno più velocemente al midollo, e lì sono ancorate e immagazzinate nelle nicchie delle ossa. Un'altra possibilità sarebbe quella di eseguire un pretrattamento con la melatonina o altre molecole regolatrici dei cicli di luce e buio ai donatori di midollo prima del trapianto.
"Poiché l'obiettivo dei trapianti di midollo osseo è quello di estrarre le cellule staminali dal donatore e mobilizzarle il più rapidamente possibile al ricevente, abbiamo visto che le iniezioni di melatonina durante il giorno aiutano a raggiungere questo obiettivo", ha affermato Pekelmann Markus.
"L'uso di cellule staminali dal midollo per i trapianti potrebbe essere controllato farmacologicamente mediante l'applicazione della melatonina", ha affermato Pekelmann Markus.
Secondo il ricercatore, una delle domande a cui intendono trovare risposte ora si riferisce a come il midollo riesce a rilevare la differenza tra luce e buio attraverso il TNF.
"Sappiamo che c'è un afflusso di melatonina, ma intendiamo rilevare l'origine di quell'ormone, se proviene anche dal cervello, dalla ghiandola pineale, e viene trasportato dalla circolazione, o se viene prodotto nel midollo", ha detto Pekelmann Markus. . (Fonte: AGENCIA FAPESP / DICYT)
Fuente: AGENCIA FAPESP/DICYT
https://noticiasdelaciencia.com/art/31786/la-melatonina-puede-elevar-el-indice-de-exito-de-los-trasplantes-de-medula
Daily onset of light and darkness differentially controls hematopoietic stem cell differentiation and maintenance” (DOI: 10.1016/j.stem.2018.08.002), de Karin Golan, Tsvee Lapidot, Regina P. Markus - Cell Stem Cell em www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1934590918303874.

La melatonina è attualmente utilizzata nel trattamento dei disturbi del sonno ed è oggetto di studi clinici al fine di combattere il cancro e altre malattie. E può anche aiutare ad aumentare il tasso di successo dei trapianti di midollo osseo. Questo ormone, prodotto durante le notti dalla ghiandola pineale, nel cervello, e la cui funzione è quella di informare il corpo che è buio e prepararlo per il loro riposo notturno, regola anche la disponibilità di cellule staminali nel midollo osseo.

Questa scoperta è stata fatta da ricercatori dell'Istituto di Bioscienze dell'Università di São Paulo (IB-USP), in Brasile, in collaborazione con colleghi del Weizmann Institute of Sciences di Israele e di altre istituzioni di vari paesi. Lo studio, il risultato di un progetto di ricerca sostenuto da FAPESP - Support Foundation for Scientific Research dello Stato di San Paolo, è stato pubblicato sulla rivista Cell Stem Cell.

"Questa scoperta suggerisce che l' ora della raccolta di cellule staminali possono influenzare il successo di un trapianto di midollo osseo, nel contesto del trattamento del cancro", ha detto.

In studi precedenti, il gruppo IB-USP aveva già scoperto che la melatonina controlla la mobilità delle cellule del sangue nei tessuti sani e infetti. In caso di infezione, la produzione notturna di melatonina viene bloccata e le cellule di difesa invadono il tessuto infetto.

A loro volta, gli scienziati israeliani hanno osservato che, nel midollo, le cellule progenitrici che danno origine alle cellule di difesa sono protette in nicchie vicino all'osso, annidati dalle cellule di difesa dell'organismo (macrofagi). E sono costantemente liberati da queste nicchie, proliferano e danno origine a cellule precursori di lignaggi di sangue e ossa. Per questo motivo sono stati usati nel trattamento del cancro e di altre malattie.

"Abbiamo condotto una serie di esperimenti che hanno dimostrato che i processi di rilascio e proliferazione di queste cellule, così come la loro raccolta nelle nicchie delle ossa del midollo, sono mediati dalla melatonina, che agisce sui macrofagi" ha spiegato Pekelmann Markus.

Con questo nuovo studio, i ricercatori hanno determinato la quantità di cellule staminali nel midollo dei topi nel corso di 24 ore. I risultati delle analisi hanno indicato che ci sono due picchi giornalieri di produzione di queste cellule che si verificano alle 11:00 e alle 23:00, regolati dalla transizione tra le fasi di variazione all'inizio del giorno e della notte.

I picchi di produzione delle cellule staminali sono stati determinati dall'aumento o diminuzione dei livelli di due sostanze presenti nel midollo osseo dei topi: noradrenalina (NE) e fattore di necrosi tumorale (TNF).

"Abbiamo visto il TNF che è noto per causare la morte delle cellule e le infiammazioni, agisce come un segnale fisiologico per la produzione di melatonina nel midollo. Questa molecola appare nella transizione dal giorno alla notte o viceversa e genera picchi di produzione di cellule staminali progenitrici ", ha affermato Pekelmann Markus.

"La secrezione di TNF e NE nel midollo osseo induce la proliferazione cellulare e, quindi, genera due picchi di produzione intensa, uno durante il giorno e l'altro durante la notte. Ma è allora che entra in gioco la melatonina. Durante il giorno, è presente solo la melatonina locale e le cellule lasciano il midollo e passano al sangue ", ha spiegato.

Bloccando il TNF e la NE nei topi, i ricercatori hanno osservato che i picchi giornalieri della produzione di cellule staminali nel midollo osseo degli animali cessavano, suggerendo che queste molecole sono essenziali per la produzione di cellule indifferenziate e mature a loro volta.

"Quando sono le 11 di mattina, le cellule staminali del midollo proliferano e si differenziano per formare le cellule del sangue, mentre alle 23 ore proliferano, ma rimangono immagazzinate nelle nicchie delle ossa. Ciò rende possibile l'esistenza di un ciclo giornaliero di produzione e il reintegro di queste cellule nel midollo osseo ", ha spiegato Pekelmann Markus.

I ricercatori hanno anche condotto un altro esperimento in cui i topi sono stati iniettati con melatonina durante il giorno per valutare se fosse possibile invertire i picchi giornalieri della produzione di cellule staminali. I risultati hanno confermato questa possibilità. Il tipico picco notturno, con grandi quantità di cellule staminali indifferenziate, è venuto a compimento al mattino.

Durante il trapianto di cellule staminali prodotte di notte, anche nei topi, è stato riscontrato che erano due volte più efficienti delle cellule raccolte durante il picco del mattino.

"Questi risultati possono dare origine a strategie per aumentare l'efficienza della raccolta di cellule staminali nei trapianti di midollo osseo umano", ha affermato Pekelmann Markus.

Una di queste strategie consisterebbe nell'estrarre le cellule staminali dal midollo di un donatore durante il giorno, poiché le cellule raccolte di notte vanno più velocemente al midollo, e lì sono ancorate e immagazzinate nelle nicchie delle ossa. Un'altra possibilità sarebbe quella di eseguire un pretrattamento con la melatonina o altre molecole regolatrici dei cicli di luce e buio ai donatori di midollo prima del trapianto.

"Poiché l'obiettivo dei trapianti di midollo osseo è quello di estrarre le cellule staminali dal donatore e mobilizzarle il più rapidamente possibile al ricevente, abbiamo visto che le iniezioni di melatonina durante il giorno aiutano a raggiungere questo obiettivo", ha affermato Pekelmann Markus.

"L'uso di cellule staminali dal midollo per i trapianti potrebbe essere controllato farmacologicamente mediante l'applicazione della melatonina", ha affermato Pekelmann Markus.

Secondo il ricercatore, una delle domande a cui intendono trovare risposte ora si riferisce a come il midollo riesce a rilevare la differenza tra luce e buio attraverso il TNF.

"Sappiamo che c'è un afflusso di melatonina, ma intendiamo rilevare l'origine di quell'ormone, se proviene anche dal cervello, dalla ghiandola pineale, e viene trasportato dalla circolazione, o se viene prodotto nel midollo", ha detto Pekelmann Markus. .

(Fonte: AGENCIA FAPESP / DICYT)

Fuente: AGENCIA FAPESP/DICYT

https://noticiasdelaciencia.com/art/31786/la-melatonina-puede-elevar-el-indice-de-exito-de-los-trasplantes-de-medula

Daily onset of light and darkness differentially controls hematopoietic stem cell differentiation and maintenance” (DOI: 10.1016/j.stem.2018.08.002), de Karin Golan, Tsvee Lapidot, Regina P. Markus - Cell Stem Cell em www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1934590918303874.