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isolamento del fattore di cresci-ta nervoso, agli inizi degli an-ni cinquanta, può essere con-

siderato una pietra miliare per le neu-roscienze perché ha contribuito allaconoscenza dei meccanismi che rego-lano il differenziamento di popolazio-ni neuronali durante l'embriogenesi eil mantenimento del loro fenotipo nel-lo stadio adulto.

L'NGF è stato il primo fattore neu-rotrofico a essere isolato: inizialmentefu identificato nel sarcoma 180 - untessuto tumorale connettivale del to-po - poi nel veleno di serpente e suc-

cessivamente localizzato e purificato ingrandi quantità dalla ghiandola saliva-re di topo adulto, che rappresenta an-cora oggi la maggiore sorgente di e-strazione e purificazione dell'NGF. Ilmotivo per cui in questo tessuto siapresente una sintesi così elevata diNGF non è stato ancora del tutto chia-rito. La rimozione delle ghiandole sali-vari nei topi non porta a una diminu-zione sostanziale dei livelli di NGF nelsangue, indicando così che anche altritessuti sono in grado di produrrequantità fisiologicamente rilevanti diNGF. Di recente è stato dimostrato

che l'NGF è sintetizzato non solo dallecellule del sistema nervoso ma anchedalle cellule appartenenti ai sistemi en-docrino e immunitario. Una possibilefunzione dell'NGF salivare è stata sug-gerita da ricerche condotte in collabo-razione con Enrico Alleva dell'Istitutosuperiore di Sanità che indicano unruolo funzionale dell'NGF durantespecifici comportamenti aggressivi.

L'NGF è un dimero costituito dadue subunità identiche tenute insiemeda legami non covalenti e ha un pesomolecolare complessivo di 26 000 dal-ton circa. L'analisi della sequenza am-

Un ganglio nervoso simpatico, isolatoda un embrione di pollo, emette un alo-ne di fibre nervose quando viene incu-bato per 12 ore in presenza di fattore dicrescita nervoso (NGF). La scoperta diquesto fenomeno, fatta nel 1953 da RitaLevi-Montalcini, ha consentito l'isola-mento e la determinazione della strut-tura chimica dell'NGF e ha aperto lastrada a un'ampia gamma di ricerche dibase e applicate. La foto è tratta dall'ar-ticolo che Rita Levi-Montalcini e PietroCalissano pubblicarono sul n. 132, ago-sto 1979, di «Le Scienze». (Fonte della fi-gura: J. S. Chen / Laboratorio di biologiacellulare del CNR, Roma.)

minoacidica dell'NGF ha rivelato un

elevato grado di omologia tra speciedifferenti, e la struttura di questa pro-teina risulta ben conservata durantel'evoluzione. La caratterizzazione del-PNGF ha successivamente facilitatol'identificazione e l'isolamento neglianni ottanta di molecole con strutturae funzioni molto simili a quelle del-l'NGF, quali il brain derived neuro-trophic factor e le neurotrofine 3 e 5.Questi fattori neurotrofici, ormai bencaratterizzati da un punto di vista bio-chimico e molecolare, costituisconouna vera e propria famiglia di moleco-

NGF e immunitàIl fattore di crescita nervoso non è prodotto solo dai neuroni,ma viene sintetizzato anche dalle cellule del sistema endocrinoe immunitario, svolgendo un ruolo essenziale nella regolazione

della memoria immunitaria e nell'emopoiesi

di Luigi Aloe e Luisa Bracci-Laudiero

A una protagonistadella ricerca scientifica

C

irca un anno fa ci siamo chiesti come festeggiare il novantesi-

ma compleanno della professoressa Rita Levi-Montalcini nel

modo più semplice e piacevole possibile. Abbiamo scartato

l'idea di organizzare un simposio invitando studiosi italiani e stranie-

ri di chiara fama per non ripetere cose che in passato sono state fat-te da altri, e si è invece deciso di chiedere alla rivista «Le Scienze» di

pubblicare una breve raccolta di testimonianze scientifiche di ricer-

catori italiani che sono stati negli anni a stretto contatto con Rita Le-

vi-Montalcini e hanno vissuto sia da un punto di vista scientifico sia

da un punto di vista umano l'esperienza della crescita di una «scuola

italiana dell'NGF» attorno al suo prestigio.

Il fattore di crescita delle cellule nervose (NGF) è stato individuato

quasi 50 anni or sono da Rita Levi-Montalcini per le sue proprietà di

promuovere la crescita e la differenziazione di alcune specifiche

popolazioni di cellule neuronali. Una larga parte della ricerca in neu-

robiologia e in neuroscienze vive degli echi di quella scoperta, e l'a-

neddotica di quella straordinaria vicenda scientifica e umana fa par-

te della storia della scienza.

Come racconta Rita Levi-Montalcini nella prefazione al libro che

raccoglie i suoi lavori fondamentali, The Saga of the Nerve GrowthFactor (World Scientific, Singapore, 1997), quella sull'NGF assomiglia

più a un'indagine poliziesca che a una classica ricerca scientifica, e

ciascun capitolo della storia apre nuove prospettive scientifiche. For-

te del suo rigore sperimentale e della sua libertà di pensiero, la Levi-

-Montalcini osserva, e non esita a descrivere e interpretare nel corso

degli anni, una serie di fenomeni in aperto contrasto con «l'opinione

scientifica corrente». Con i suoi primi studi, rivoluziona l'idea del

tempo sui processi fondamentali dell'embriogenesi del sistema ner-

voso. Riconosce la morte di una grande percentuale di neuroni mo-

tori e sensitivi nel corso dello sviluppo embrionale come parte inte-

grante della differenziazione del sistema nervoso, legata alla priva-

zione del bersaglio di questi neuroni, anticipando il significato biolo-

gico dell'apoptosi, e descrive mirabilmente il processo di migrazione

dallo strato germinale dei ventricoli cerebrali, fenomeno al tempo

sconosciuto. E l'ipotesi, prima che la scoperta, dell'esistenza dell'NGF

viene formulata perché la Levi-Montalcini supera una teoria scienti-

fica da lei stessa proposta: l'impressionante crescita di fibre nervose

da un espianto di ganglio simpatico in presenza di tumore non è le-

gata alle aumentate dimensioni del bersaglio, ma a un «fattore» rila-

sciato dal tumore stesso.

Grazie al suo straordinario carisma scientifico e umano, Rita Levi-

-Montalcini convince il biochimico Stanley Cohen a occuparsi di

quello che oggi verrebbe indicato come un «progetto ad alto ri-

schio»: in altri termini, quasi una follia. Ma la strada è quella giusta:

l'NGF viene isolato, caratterizzato, vengono prodotti gli anticorpi. Il

tessuto nervoso sia periferico sia centrale è riconosciuto capace difenomeni plastici e riparativi, si muove, cambia forma, esistono

molecole che controllano tutto questo. La sopravvivenza non solo

dei neuroni simpatici e sensitivi, ma anche dei neuroni colinergici

coinvolti nelle funzioni cognitive superiori, dipende dalla disponibi-

lità di NGF. Si scoprono altri fattori di crescita simili a esso: sono or-

mai una famiglia, quella delle neurotrofine, alle quali si affianca

un'intera altra famiglia di recettori a bassa e ad alta affinità per

l'NGF e per le altre neurotrofine, straordinaria per complessità strut-

turale e funzionale. Si cominciano a comprendere i meccanismi in-

tracellulari regolati dall'NGF, ormai riconosciuto come un fattore di

trascrizione; si immagina di poter controllare per via molecolare

l'attivazione e la disattivazione dei programmi genici che controlla-

no la sopravvivenza e la morte della cellula. Attraverso l'NGF si arri-

va ad altre scoperte insignite del Nobel, quali quella degli early-acti-vated gene.

Se, per circa mezzo secolo, la scoperta dell'NGF ha rappresentato

una pietra miliare perla studio del sistema nervoso periferico e cen-

trale dei mammiferi, si sa oggi che questo fattore svolge la propria

attività anche su cellule del sistema endocrino e immunitario. Studi

più recenti condotti nell'ambito di questa scuola hanno messo in

evidenza che il fattore è coinvolto in patologie di natura immunita-

ria, autoimmunitaria ed endocrina oltre che nervosa. La disponibilitàdi adeguate quantità di NGF purificato ha offerto uno strumento

estremamente valido per studiare lo spettro di azione e i meccani-

smi che regolano molti importanti processi fisiopatologici in diversi

tipi cellulari. La sua produzione con tecnologie di ingegneria geneti-

ca ha consentito di iniziare a verificare la possibilità di un uso precli-

nico e clinico per patologie umane. L'NGF è già stato utilizzato con

risultati sorprendenti in patologie della cornea umana e presto po-

trebbe essere impiegato per curare anche alcune forme di neuropa-tie periferiche e centrali.

Oggi la ricerca scientifica cerca modelli sperimentali sempre più

sofisticati. Di questa «scienza diversa» tante volte parliamo con Ri-

ta Levi-Montalcini, commentando un nuovo modello di animale

transgenico o i risvolti etici di una nuova clonazione, discutendo

un passaggio in un protocollo sperimentale o l'interpretazione di

un dato.

Gli autori di questi brevi articoli, pur utilizzando tutti i più moder-

ni approcci offerti dalla biologia molecolare, rimangono fedeli

all'impostazione naturalistica e olistica di Rita Levi-Montalcini, e qui

raccontano alcuni dei risultati raggiunti, sia nella ricerca di base sia

nella clinica. Questi risultati sono la dimostrazione della competen-

za e della tenacia di ciascun ricercatore e sono il risultato di strette

collaborazioni con altri gruppi e realtà scientifiche italiane e stranie-

re. I temi sperimentali affrontati esplorano le nuove frontiere del-

l'NGF: il suo ruolo nelle patologie di natura immunitaria, autoimmu-

nitaria e nelle neuropatologie associate a disturbi di natura cogniti-

va, i meccanismi molecolari che regolano la sintesi endogena della

molecola NGF.

Noi tutti ci auguriamo che vi siano, oltre alla nostra, molte e diver-

se iniziative per festeggiare il novantesimo compleanno di Rita Levi-

-Montalcini, definita da un noto neurobiologo - A. D. Smith su «Neu-

roscience», 1986 - «uno dei maggiori protagonisti dei più gloriosi

episodi della storia moderna delle neuroscienze».

Da noi un grazie sincero per averci dato il privilegio di lavorare

con lei, di apprendere da lei il valore del libero pensiero e del corag-

gio delle proprie idee. Tantissimi auguri non solo per la passata e

presente, ma anche per la sua futura attività scientifica che ci augu-

riamo voglia continuare a dividere con noi.

LUIGI ALOE E LAURA CALZA

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LE SCIENZE 369/ maggio 1999 LE SCIENZE 369/ maggio 1999

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LINEA MIELOIDE

LINEA LINFOIDE

EOSINOFILI

chemiotassi

rilascio di mediatori

sopravvivenza

BASOFILI

rilascio di mediatori

NEUTROFILI

fagocitosi

sopravvivenza

MASTOCITI

degranulazione

sopravvivenza

MONOCITI

rilascio di mediatori

LINFOCITI T

proliferazione

LINFOCITI B

proliferazione

differenziamento

sintesi

di immunoglobuline

le denominate neurotrofine.L'azione biologica del-

l'NGF è mediata dal suo le-game a due classi di re-cettori localizzati sulla mem-brana plasmatica: p75, co-nosciuto come recettore abassa affinità, che si legaanche alle altre neurotrofi-ne, e TrkA, una glicoprotei-na di membrana di 140 chi-lodalton con attività di ti-rosinchinasi. Il modo in cuii due recettori dell'NGF in-teragiscono tra loro e comela loro associazione possaregolare l'attività biologicadell'NGF nelle cellule cherispondono alla sua azioneè al momento al centro dinumerosi studi.

Le applicazionicliniche dell'NGF

In questi ultimi anni l'in-teresse per l'NGF sia nellaricerca clinica sia in quelladi base è ulteriormente au-mentato poiché numerosi studi in vitroe in vivo hanno dimostrato l'impor-tanza dell'NGF nel prevenire il dannoneuronale di natura chirurgica, chimi-ca, meccanica e ischemica. Questi ri-sultati rendono l'NGF un probabile

CELLULA STAMINALE

Proliferazione, differenziamento, sopravvivenza

In questa tabella sono state rappresenta-te in modo schematico le cellule del siste-ma immunitario che sono sensibili all'a-zione dell'NGF e alcune delle ipotesi chepossono spiegare l'attività dell'NGF suqueste cellule.

candidato per la terapia dinumerose patologie del si-stema nervoso centrale e pe-riferico. Già da qualche an-no sono state effettuate spe-rimentazioni cliniche su pa-zienti affetti da morbo diParkinson e di Alzheimer.In un recente simposio sul-l'NGF è stato annunciatol'inizio di uno studio multi-centrico per la sua utilizza-zione terapeutica nelle neu-ropatie periferiche indotteda diabete, lebbra, traumichirurgici e AIDS.

Inoltre studi condotti nelnostro Istituto, in collabo-razione con la Divisione dioftalmologia dell'Ospeda-le SS. Giovanni e Paolo diVenezia, hanno messo inluce l'importanza clinicadell'NGF in una patologiaoculare, l'ulcera cornealeneurotrofica. Si è osservatoche l'applicazione topica diNGF è in grado di migliora-re rapidamente la lesione,fino ad arrivare alla com-

pleta guarigione della cornea.Negli ultimi 20 anni un gran nu-

mero di dati sperimentali ha dimo-strato come l'NGF agisca non solo sucellule del sistema nervoso, ma an-che su cellule del sistema immunitario,

svolgendo un'azione nei processi diffe-renziativi e nella sopravvivenza di spe-cifiche popolazioni cellulari. Lo scopodi questa breve rassegna è quello di de-scrivere gli studi recenti, condotti nelnostro e in altri laboratori, sul ruolodell'NGF nel sistema immunitario.

Azione dell'NGF su celluledel sistema immunitario

I primi dati che indicano un'azionedell'NGF su cellule del sistema im-munitario risalgono al 1977, quando siè osservato che la somministrazione diNGF in ratti neonati determina, in di-versi tessuti, un aumento notevole delnumero di mastociti, cellule che hannogrande rilevanza nei fenomeni di natu-ra allergica e infiammatoria. I mastoci-ti, localizzati nelle mucose e nel connet-tivo e presenti in modo ubiquitario nel-l'organismo, in risposta a specifici sti-moli degranulano, rilasciando così al-l'esterno le sostanze preformate conte-nute in granuli nel loro citoplasma. En-trambi i recettori per l'NGF sono statilocalizzati sulla membrana plasmaticadi mastociti di topo e umani, e studi invitro hanno evidenziato come l'aggiun-ta di NGF alle colture induca la degra-nulazione di queste cellule e stimoli lasintesi e il rilascio di mediatori chimici.

I mastociti non sono le uniche celluleresponsabili della risposta immunita-

ria innata a esprimere i recettori perl'NGF: questi sono stati osservati an-che su monociti/macrofagi, eosinofili,basofili e neutrofili. Da molti studi invitro è emerso che l'NGF ha un'azionechemiotattica su granulociti e monoci-ti, stimolando sia i processi di fagoci-tosi sia il rilascio di mediatori chimici,tutte fasi fondamentali della rispostainnata. Anche i linfociti T e B esprimo-no recettori per l'NGF, e l'aggiunta diNGF a colture di linfociti induce laproliferazione e stimola il differenzia-mento dei linfociti B in plasmacellule,cioè in cellule che sintetizzano e rila-sciano attivamente immunoglobuline.

Una conferma dell'importanza del-l'NGF nella regolazione della rispo-sta immune viene dalla scoperta chealcune cellule immunitarie, come ma-stociti, eosinofili e linfociti, non soloutilizzano l'NGF, ma sono esse stessein grado di produrlo.

Studi in vitro e in vivo condotti nelnostro Istituto, in collaborazione con ilgruppo di Enrico Garaci dell'Univer-sità di Roma «Tor Vergata», hannoinoltre dimostrato che la sintesi endo-gena di NGF è essenziale per la so-pravvivenza dei linfociti B, e in parti-colare per le cellule coinvolte nel man-tenimento della memoria immunitaria.

Ma che cos'è la memoria immunita-ria? Quando l'organismo entra in con-tatto con un agente patogeno e si am-mala, i linfociti B producono anticorpi

contro quello specifico agente patoge-no. Una volta scomparsa l'infezione,solo alcuni tra i linfociti B che hannoriconosciuto l'antigene estraneo so-pravvivono e questi linfociti, definitidella memoria, sono pronti a produrredi nuovo anticorpi contro quel parti-colare agente patogeno nel caso rien-trasse nell'organismo. Attraverso que-sto meccanismo, l'organismo producegli anticorpi specifici ed è in grado diridurre o impedire una nuova infezio-ne: sviluppa così quella che viene defi-nita memoria immunitaria.

Anche se l'esistenza della memoriaimmunitaria è nota dai tempi di Pa-steur e Jenner, e su questo principio sibasano i vaccini, molti dei meccanismimolecolari e i mediatori biologici chene sono alla base non sono stati anco-ra completamente identificati. Con inostri studi siamo riusciti a dimostrareche l'NGF è coinvolto nei meccanismidi sopravvivenza delle cellule B e con-corre a mantenere in vita le cellule del-la memoria immunitaria. Abbiamoinfatti evidenziato che la necessariaquantità di NGF è prodotta dagli stessilinfociti B e che, inibendone l'utilizzocon anticorpi anti-NGF, i linfociti Bdella memoria vanno incontro a mor-te, provocando così la scomparsa dellamemoria immunitaria.

La nostra ricerca ha dimostrato chela somministrazione, tra la prima ela seconda stimolazione antigenica, di

Ritratto di RitaLevi-Montalcini

Nata il 22 aprile 1909 a Torino, si laurea in medicina e chirur-gia nell'Università di quella città nel 1936. Dopo una breve

esperienza come assistente presso la Clinica neuropsichiatrica eil trasferimento in Belgio a seguito della promulgazione delleleggi razziali contro gli ebrei, si trasferisce negli StatiUniti presso la Washington University, a SaintLouis. Nei primi anni cinquanta individua epoi caratterizza la molecola NGF, sco-perta che le vale il conferimento delpremio Nobel per la fisiologia o la me-dicina nel 1987. Nel 1969 crea e diri-ge l'Istituto di biologia cellulare delCNR a Roma.

Prestigiose università italiane estraniere le hanno conferito la laureahonoris causa; è stata presidente del-la Enciclopedia Treccani. Da alcunianni ha creato e finanziato la Fonda-zione Rita e Paola Levi-Montalcini,con lo scopo di aiutare i giovani nel-l'orientamento professionale.

La microfotografia alato mostra alcuni lin-fociti di sangue peri-ferico umano marcaticon un anticorpo spe-cifico anti-TrkA e ana-lizzati al microscopioconfocale. (TrkA è ilrecettore dell'NGF.) Ilnucleo dei linfociti ap-pare rosso per la colo-razione con ioduro dipropidio, che si legaal DNA, mentre alcunilinfociti mostrano sul-

la superficie una fluo-rescenza verde dif-fusa che indica il lega-me specifico tra l'an-

ticorpo fluoresceinatoe il TrkA espresso sullamembrana plasmati-ca dei linfociti. Le co-lorazioni e la micro-

fotografia sono sta-te eseguite da Elia-na Vigneti dell'Istitu-

to di biologia cellulare

del CNR.

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LE SCIENZE 369/ maggio 1999

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anticorpi anti-NGF, capaci di neutra-lizzare l'NGF endogeno, induce lamorte delle cellule B della memoria,determinando una significativa ridu-zione nella produzione degli anticorpispecifici per quell'antigene, e quindiuna risposta secondaria alterata.

Questo studio suggerisce che l'NGFsia coinvolto nei meccanismi chepreservano l'informazione biochimicadelle stimolazioni antigeniche prece-denti. È sorprendente come in due si-stemi completamente diversi, quali ilsistema nervoso e quello immunitario,l'NGF possa essere coinvolto nei pro-cessi di memoria. Quale correlazionepossa esistere tra questi meccanismiche interessano cellule completamentediverse non è noto, ma è certamenteimportante approfondirla da un puntodi vista funzionale e molecolare.

Una delle implicazioni che emergonodall'analisi dei dati ottenuti sull'NGF ele cellule del sistema immunitario è cheuna più ampia conoscenza del ruolodell'NGF nella risposta immunitaria ingenere, e nella regolazione della memo-ria immunitaria in particolare, potreb-be essere importante per avere una mi-gliore comprensione dei meccanismipatogenetici alla base delle malattie im-munitarie e autoimmunitarie. Il fattoche i livelli basali di NGF vadano in-contro a significative variazioni duran-te l'evoluzione di alcune patologie au-toimmuni avvalora questa ipotesi.

NGF e sviluppoemopoietico

L'ipotesi di un ruolo funzionale del-PNGF nei processi differenziativi del si-stema immunitario nasce dalla scoper-ta che nei mammiferi (uomo incluso) enegli uccelli esiste un'espressione diNGF e dei suoi recettori nei diversi or-gani linfopoietici primari (midollo os-seo, borsa di Fabrizio, timo) e seconda-ri (milza, tonsille, linfonodi) durante losviluppo embrionale e nello stadioadulto. In particolare, possiedono re-cettori per l'NGF le cellule stromali delmidollo osseo, così come le cellule epi-teliali del timo, entrambe molto impor-tanti per la creazione del correttomicroambiente in cui i precursori e i ti-mociti dovranno differenziarsi.

Recenti studi svolti nel nostro Istitu-to hanno dimostrato che nel timo l'e-spressione dei recettori per l'NGF, cosìcome quella dell'NGF, varia durantelo sviluppo pre- e postnatale, ed è mas-sima nei primi giorni di vita per poi di-minuire durante l'accrescimento fino ascomparire nell'adulto. Nella borsa diFabrizio, invece, l'espressione dei recet-

stimolazioneantigenica

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L'NGF è coinvolto nei meccanismi di so-pravvivenza dei linfociti B e concorre amantenere in vita le cellule della memo-ria immunitaria. In genere, uno stimoloantigenico secondario induce una rapi-da produzione di anticorpi, principal-mente immunoglobuline G (IgG), che simanifesta sotto forma di un titolo emati-co elevato. Se però, prima della secondastimolazione antigenica, si somministra-no anticorpi anti-NGF (aNGF), capaci dineutralizzare l'NGF endogeno, si provo-ca la morte dei linfociti B della memoriae si osserva una riduzione del titolo anti-corpale, nonché una specifica dimi-nuzione della concentrazione di IgG.

tori per l'NGF è massima nel momen-to in cui i precursori linfopoietici mi-grano e si organizzano i follicoli epite-liali in cui si differenziano i linfociti B.Si è osservato che la somministrazionedi NGF nell'embrione di pollo in que-sti stadi accelera il processo di forma-zione e maturazione dei follicoli e chel'aggiunta di NGF a colture di celluleembrionali ne aumenta la sopravvi-venza, ritardando il processo di mortecellulare programmata (apoptosi).

Altre indicazioni che avvalorano l'i-potesi di un coinvolgimento dell'NGFnella ematopoiesi vengono da studi invitro dove la presenza di recettori perl'NGF è stata dimostrata nei precurso-ri emopoietici umani. Si è osservato in-fatti che l'aggiunta di quantità fisio-logiche di NGF in vitro promuovenon solo la sopravvivenza delle cellu-le emopoietiche umane in coltura, marende più sensibili le cellule all'azionedi specifici fattori (CSFs, SCF, IL-3)coinvolti nel differenziamento emo-poietico, che in presenza di NGF di-ventano così capaci di indurre una ri-sposta anche a concentrazioni più bas-

r stimolazioneantigenica

Rispostasecondaria

Somministrazione aNGFdi aNGF

••••

•••aNGF

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se del normale. L'aggiunta di NGF acolture di precursori emopoietici otte-nuti da midollo osseo umano o da san-gue periferico aumenta il numero dicolonie che si formano su un substratodi metilcellulosa, inducendo in parti-colare il differenziamento di eosinofilie basofili. L'NGF agisce anche sullecellule di milza prelevate durante losviluppo embrionale, promuovendoneil differenziamento in mastociti.

NGF e patologie di naturaimmune e autoimmune

Normalmente l'infiammazione èuna risposta ben localizzata che pro-tegge l'organismo dall'aggressione diagenti patogeni. Questo meccanismodi difesa è caratterizzato dall'accumuloe dall'attivazione dei leucociti e, comeè stato evidenziato da studi svolti nelnostro e in altri laboratori, nei tessutiinteressati da tale risposta si osserva unaumento di NGF. Responsabili dell'ac-cumulo di NGF sono probabilmentesia mastociti, granulociti e macrofagiattivati sia altri tipi cellulari. Numerosistudi in vitro hanno infatti dimostratocome alcune citochine che regolano ilprocesso infiammatorio (IL-113, TNFa, IL-6) inducano la sintesi di NGF incellule non immunitarie, come fibro-blasti, cheratinociti e cellule della glia.

Poiché l'NGF è prodotto nel sito diinfiammazione, è stato ipotizzato chequesta proteina possa specificamentefavorire tale risposta dei tessuti. Inrealtà, i dati fin qui ottenuti non sem-brano avvalorare l'ipotesi poiché lasomministrazione di elevate quantitàdi NGF purificato nelle cavità articola-ri di roditori non induce alcun feno-meno infiammatorio.

I meccanismi che stimolano la sinte-

Si è osservato che i livelli di NGF, misu-rati con il saggio immuno-enzimaticoELISA, aumentano in varie malattie au-toimmunitarie umane. In questa figura èrappresentato l'aumento percentuale ditali livelli rispetto ai controlli nella cutedi pazienti affetti da sclerosi sistemica(SS), nei sieri di pazienti affetti da lupuseritematoso sistemico (LES), nei liquidisinoviali di pazienti con artrite cronica(AC) o con artrite giovanile (AG), nel li-quido cerebrospinale di pazienti affettida sclerosi multipla (SM).

si di NGF e il modo in cui questa pro-teina interviene nella modulazione delprocesso infiammatorio sono oggi og-getto di vari studi. Recentemente RitaLevi-Montalcini ha ipotizzato un ruo-lo di «molecola sentinella» per l'NGF:in condizioni fisiologiche la sintesi diNGF determina un'attivazione dellecellule immunitarie che si preparano arispondere più tempestivamente alleaggressioni provenienti dall'esterno.

E noto che l'alterazione dei mecca-nismi di regolazione della risposta im-munitaria compromette il normalefunzionamento dell'organismo e puòportare a lesioni tissutali. Nelle patolo-gie autoimmuni questa regolazione ècompromessa e l'organismo addirittu-ra non riconosce più alcuni antigeniendogeni come propri ma come estra-nei, inducendo così una elevata sintesidi auto-anticorpi. Per alcune di questemalattie abbiamo dimostrato che nelsiero dei pazienti e nei tessuti lesi esisteun aumento dei livelli di NGF chesembra essere correlato all'intensitàdel fenomeno infiammatorio.

Lo studio dei livelli di NGF nel liqui-

do cerebrospinale di pazienti affetti dasclerosi multipla ha evidenziato che,durante la fase acuta della malattia, nelliquor è presente una concentrazioneelevata di NGF, che diminuisce poinella fase di remissione. La sclerosimultipla è una patologia neurodege-nerativa del sistema nervoso centra-le su base autoimmune, caratterizzatadalla distruzione degli oligodendrociti,le cellule che formano il rivestimentoprotettivo dell'assone e consentono latrasmissione ottimale dell'impulso lun-go le fibre nervose. Nei modelli anima-li di questa patologia abbiamo osserva-to una sintesi aumentata di NGF du-rante la fase acuta della malattia. Poi-ché numerosi dati in vitro hanno di-mostrato che l'NGF promuove la pro-liferazione, il differenziamento e la so-pravvivenza degli oligodendrociti, sipuò ipotizzare che l'aumento locale diNGF riduca la degenerazione degli oli-godendrociti e il danno alle cellule neu-ronali. È possibile quindi che l'aumen-to di NGF nel sito di infiammazionenon sia importante solo per la regola-zione della risposta immunitaria, ma

Anche nei pazienti con manifestazio-ni allergiche si osservano aumenti sta-tisticamente significativi dell'NGF circo-lante rispetto ai soggetti sani. Nella fi-gura a sinistra le concentrazioni di NGFsono state espresse come picogrammidi NGF per millilitro di siero in pazien-ti affetti da asma allergica, rinocongiun-tivite allergica, orticaria e angioedemaallergico.

possa avere un ruolo protettivo neiconfronti di alcuni tipi cellulari.

Un'ulteriore conferma a questa ipo-tesi ci viene da studi sul danno asso-nale nel nervo sciatico. Negli esperi-menti in cui il nervo è lesionato o tra-piantato è stato dimostrato che il rila-scio di IL-113 da parte dei macrofagipresenti nel sito di infiammazione, cheinduce la sintesi di NGF nelle cellule diSchwann, contribuisce a far sopravvi-vere il neurone e induce l'emissione dinuovi prolungamenti, favorendo la ri-generazione. Dati sperimentali otte-nuti nel nostro laboratorio da studisull'ipertensione oculare, e più recen-temente sull'infiammazione della cor-nea, suggeriscono ulteriormente comel'aumento transitorio dell'NGF nel si-to di lesione possa contribuire a pro-teggere le cellule dal danno.

Studi condotti in vivo e in vitro indiversi centri di ricerca, tra cui il no-stro, hanno dimostrato come i masto-citi, le cellule coinvolte nella rispostaallergica, producano e rilascino quan-tità rilevanti di NGF. Per diversi annila funzione dell'NGF prodotto dai ma-

Rispostaprimaria

IgM IgG

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V 400

SS LES

Angioedema iAsma(n=13)

Rinite(n=15)

orticariapr (n=14)

— Soggetti sani(n=18)

AC AG SM

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stociti e il meccanismo che ne modulail rilascio sono rimasti in gran partesconosciuti. Recentemente nel nostroIstituto si è osservato che l'NGF si ac-cumula nel derma di pazienti affetti dasclerodermia sistemica e aumenta nelplasma di pazienti affetti da lupus eri-tematoso sistemico e nei tessuti di pa-zienti affetti da cheratocongiuntiviti dinatura allergica. Queste e altre osser-vazioni ci hanno spinto a indagare sedurante le crisi allergiche o asmatichedi pazienti atopici la quantità basale diNGF potesse variare. I risultati di que-sti studi, condotti in collaborazionecon Sergio Bonini del Dipartimento diallergologia e di immunologia clinicadella II Università di Napoli, hannochiaramente indicato come l'NGFaumenti in soggetti affetti da aller-gia. In particolare abbiamo osservatoche, nell'asma e nella rinocongiuntiviteallergica, la quantità di NGF rilascia-ta è associata a una maggiore quantitàdi immunoglobuline di tipo IgE in cir-colo. La degranulazione dei mastocitimediata dall'IgE può essere responsa-bile dell'aumento dei livelli basali diNGF nel siero. Chiarire i meccanismiche regolano la sintesi di NGF in que-sto tipo di risposta immunitaria è e-stremamente importante. Indipenden-temente dal suo ruolo patogenetico,l'aumento serico di questa proteinapuò avere un potenziale significato cli-nico nel valutare la gravità del fenome-no allergico. Infatti mentre il dosaggiodi altri mediatori chimici rilasciati daimastociti (istamina) presenta difficoltàtecniche, la presenza di NGF nel sieropuò essere utilizzata come marcatoredello stato allergico.

Dati acquisiti e prospettiveDalle prime osservazioni fatte nel

nostro Istituto sull'azione dell'NGF suimastociti, moltissimi altri effetti del-l'NGF sul sistema immunitario sonostati descritti non solo in vitro, ma an-

che in vivo, utilizzando numerosi mo-delli animali. I risultati fin qui ottenutinel nostro e in altri laboratori sembra-no avvalorare l'ipotesi di una funzioneessenziale dell'NGF nel promuovere invitro la sopravvivenza sia dei precur-sori emopoietici sia di cellule differen-ziate come i granulociti, i mastociti e ilinfociti B, ritardando il processo diapoptosi o morte cellulare program-mata. In particolare hanno evidenziatocome l'NGF sia essenziale per la so-pravvivenza dei linfociti B, e in parti-colare di quelli responsabili del mante-nimento della memoria immunitaria.

L'espressione dell'NGF e dei suoirecettori negli organi linfopoietici du-rante lo sviluppo e nell'adulto fa rite-nere che questa neurotrofina abbia unruolo nei processi di differenziamentodei precursori emopoietici. Il ruolo fi-siologico dell'NGF è comunque mol-to più complesso di quello ipotizzatoinizialmente, e probabilmente questaproteina è coinvolta nei meccanismidifensivi dell'organismo, come sugge-risce l'aumento della sua sintesi nei sitidi infiammazione. Una valida confer-ma di questa ipotesi viene dallo studiodelle patologie autoimmuni, in cui lamodulazione della risposta immunita-ria è alterata e che sono caratterizzateda una aumentata sintesi di NGF.

Uno dei principali obiettivi da perse-guire nell'immediato futuro è verifi-care se l'NGF sia coinvolto nei mecca-nismi molecolari della risposta im-munitaria e se questa possa essere mo-dulata dalla presenza dell'NGF. Poi-ché sono state individuate alcune ma-lattie infiammatorie e/o autoimmu-ni caratterizzate da alterati livelli diNGF, studiare questi aspetti può rive-larsi importante anche per proporre esviluppare strategie terapeutiche.

Un altro aspetto da approfondire èl'espressione dell'NGF e dei suoi re-cettori nei precursori emopoietici incondizioni normali e patologiche.Recentemente, utilizzando cellule del

sangue periferico di pazienti affetti dapatologie mieloproliferative croniche,abbiamo osservato che sia il livello diNGF sia l'espressione del recettore su-biscono significative alterazioni du-rante la progressione della malattia, eche il trattamento terapeutico conidrossiurea modifica considerevol-mente tanto i livelli di NGF quantol'espressione del recettore nelle celluleleucemiche. In analogia con quantoosservato da scienziati statunitensi egiapponesi nel sistema nervoso dibambini affetti da neuroblastoma, i ri-sultati dei nostri studi fanno ipotizzareche l'espressione dell'NGF o del suorecettore possa essere un utile stru-mento prognostico per valutare il de-corso neoplastico di cellule leucemi-che. Infatti nelle cellule di neurobla-stoma la presenza del recettore del-l'NGF TrkA è associata a un decorsofavorevole della neoplasia, mentre lasola presenza di p75 è un indice dimaggiore malignità.

Le ricerche svolte in questi ultimianni hanno enormemente ampliato ilcampo di azione dell'NGF, che si deveora considerare una proteina con effet-ti non esclusivi sul sistema nervoso,bensì dotata di funzioni molteplici nelsistema immunitario. Per quanto sor-prendente questo possa apparire a unaprima analisi, la doppia azione del-l'NGF nei due sistemi è caratteristicaanche di altre molecole, come le inter-leuchine, i neuropeptidi, i neurotra-smettitori, che fino a pochi anni fa era-no considerate «esclusive» di un si-stema o dell'altro. Ciò dimostra comeil sistema nervoso e immunitario parli-no lo stesso linguaggio biochimico esiano in grado di comunicare stret-tamente tra loro, influenzando le ri-spettive funzioni. Continuare ad ap-profondire la funzione dell'NGF nel si-stema immunitario può aiutare a chia-rire come questi sistemi possano inte-grarsi e insieme mantenere l'equilibrioomeostatico dell'organismo.

LUIGI ALOE, il maggiore collaboratore di RitaLevi-Montalcini nello studio del ruolo biologicodell'NGF nel sistema nervoso, endocrino e immu-nitario, è attualmente direttore di ricerca pressol'Istituto di neurobiologia del CNR di Roma. Halavorato per oltre sei anni alla Washington Uni-versity di St. Louis, dove fu scoperta e caratteriz-zata la proteina.

LUISA BRACCI-LAUDIERO è ricercatore al-l'Istituto di neurobiologia di Roma, dove da 10anni collabora con Luigi Aloe nello studio dell'a-zione dell'NGF sul sistema immunitario. Ha lavo-rato presso il Dipartimento di fisiologia e farma-cologia dell'Istituto Karolinska di Stoccolma.

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