Experimental approaches to study neuroinflammation and to stimulate axonal regrowth in spinal cord injury murine models

Spinal cord injury (SCI) can determine irreversible neurological deficits, including loss of motor and/or sensory functions. Nowadays a cure for SCI does not exist: therefore many efforts are made to identify new promising experimental approaches. The experiments here described are part of two different projects, focused on i) in vivo monitoring the neuroinflammation (macrophage recruitment/activation), and ii) inducing axonal regrowth by miRNA modulation, in SCI mice. In the first part, we demonstrated by immunofluorescence reactions on cultured macrophages and SCI murine sections that fluorinated particles (PFCE-NE) are easily internalized by these cells and partially lead to their polarization towards an anti-inflammatory phenotype, suggesting a potential theranostic ability of PFCE-NE. In agreement with the MRI observations, we also confirmed that macrophages move to the lesion site in two different moments, suggesting two waves of recruitment. In the second part, we focused on miRNA-7b-3p, previously demonstrated to be overexpressed in SCI mice. By qPCR performed on 66 possible direct targets of this miRNA, we identified G6pc and Ntrk2 genes significantly downregulated in SCI mice: their overexpression could represent a new strategy to trigger axon regeneration. Overall, this work contributed to clarify some aspects of SCI pathophysiology, aiming at developing innovative effective therapies.

La Spinal Cord Injury (SCI) può determinare deficit neurologici irreversibili, inclusa la perdita delle funzioni motorie e/o sensitive. Ad oggi non esiste una cura per la SCI: molti sforzi sono pertanto fatti per identificare nuovi promettenti approcci sperimentali. Gli esperimenti qui descritti sono parte di due distinti progetti, incentrati su i) monitorare in vivo la neuroinfiammazione (reclutamento/attivazione dei macrofagi) e ii) l'induzione della ricrescita assonale tramite la modulazione dei miRNA in topi SCI. Nella prima parte, abbiamo dimostrato tramite reazioni in immunofluorescenza su colture di macrofagi e su sezioni di midollo SCI murino che particelle fluorurate (PFCE-NE) sono facilmente internalizzate da queste cellule e in parte guidano la loro polarizzazione verso un fenotipo anti-infiammatorio, suggerendo una potenziale capacità teranostica delle PFCE-NE. In accordo con osservazioni in MRI, abbiamo anche confermato che i macrofagi raggiungono il sito di lesione in due diversi momenti, suggerendo due diversi tempi di reclutamento. Nella seconda parte, ci siamo concentrati su miR-7b-3p, precedentemente dimostrato essere overespresso in topi SCI. Tramite qPCR,eseguita su 66 possibili target diretti di questo miRNA, abbiamo trovato l'espressione dei geni G6pc e Ntrk2 essere significativamente diminuita in topi SCI: la loro overespressione potrebbe rappresentare un nuova strategia per indurre la rigenerazione assonale. Nel complesso, questo lavoro ha contribuito a chiarire alcuni aspetti della patofisiologia della SCI, puntando allo sviluppo di efficaci terapie innovative.