Fractionated ionising radiation affects cellular functions, and gene expression associated to subpopulation of F11 dorsal root ganglia neurons without inducing oxidative stress

Il trattamento del cancro si affida spesso a potenti fasci di energia per distruggere le cellule maligne, una pratica nota come radioterapia. Sebbene questo approccio sia altamente efficace nel bloccare la crescita dei tumori, può lasciare un'ombra persistente per i sopravvissuti: il dolore cronico che continua molto tempo dopo che il cancro stesso è stato guarito. Per capire perché ciò accada, gli scienziati guardano alla rete sensoriale del corpo, specificamente ai gangli della radice dorsale. Questi sono piccoli ammassi di cellule nervose situati appena fuori dal midollo spinale che fungono da stazioni di smistamento, trasportando segnali relativi al tatto, alla temperatura e al dolore dalla pelle e dai muscoli al cervello. Quando questi nervi vengono danneggiati o alterati, il cervello può ricevere segnali errati o accentuati, provocando la sensazione di dolore in assenza di una lesione attuale. Comprendere come i trattamenti medici influenzino queste specifiche cellule nervose è fondamentale per trovare modi per prevenire questa sofferenza a lungo termine.

I ricercatori si sono posti l'obiettivo di indagare esattamente come l'esposizione alle radiazioni cambi il comportamento di questi neuroni sensoriali. Hanno utilizzato un modello di laboratorio di cellule nervose di ratto, noto come linea cellulare F11, per simulare ciò che accade quando il corpo riceve un normale ciclo di radioterapia. Invece di un singolo colpo di energia, le cellule sono state esposte a raggi X ionizzanti per quattro giorni consecutivi, con una dose di 5 Gy al giorno, portando il totale dell'esposizione a 20 Gy. Questo metodo imita il programma di trattamento frazionato che i pazienti ricevono in clinica, dove la dose totale viene suddivisa in parti più piccole per preservare i tessuti sani. Il quinto giorno, un giorno dopo l'ultima esposizione, gli scienziati hanno esaminato le cellule per vedere cosa fosse cambiato. Hanno cercato segni di invecchiamento cellulare, noto come senescenza, hanno cercato prove di stress ossidativo, che è un tipo di danno cellulare causato da molecole instabili, e hanno misurato come le cellule utilizzavano l'energia e gestivano i loro mitocondri, le minuscole centrali elettriche all'interno di ogni cellula. Hanno anche valutato l'espressione dei geni associati alle sottopopolazioni di fibre neuronali del DRG.

L'indagine ha rivelato un quadro chiaro di come queste cellule nervose rispondano alle radiazioni. Le cellule hanno mostrato un aumento della senescenza, il che significa che sono entrate in uno stato in cui smettono di dividersi ma rimangono vive e attive. Anche il numero di copie mitocondriali all'interno delle cellule è aumentato, e l'equilibrio delle molecole che trasportano energia è cambiato, indicando una variazione nel modo in cui le cellule gestiscono il loro combustibile interno. Tuttavia, contrariamente a quanto ci si potrebbe aspettare, le radiazioni non hanno innescato stress ossidativo nelle cellule ventiquattro ore dopo l'ultima dose, né hanno alterato il tasso di consumo di ossigeno delle cellule. Questo risultato è significativo perché suggerisce che il dolore associato alla radioterapia potrebbe non derivare dal danno immediato e caotico dei radicali liberi, quanto piuttosto da cambiamenti più sottili e a lungo termine nel modo in cui le cellule nervose funzionano e invecchiano.

Forse più importante ancora, lo studio ha scoperto che le radiazioni hanno cambiato le istruzioni genetiche all'interno di queste cellule nervose. Nello specifico, le radiazioni ionizzanti hanno alterato l'espressione dei geni associati alle fibre meccanorecettrici. Queste sono le fibre nervose specifiche responsabili della percezione della pressione meccanica e del tatto, che sono anche note per svolgere un ruolo nell'amplificare i segnali di dolore quando il corpo è ferito. Il fatto che le radiazioni abbiano cambiato l'attività di questi particolari geni suggerisce un legame diretto tra il trattamento e lo sviluppo del dolore cronico. Le cellule non sono semplicemente morte o generalmente danneggiate; invece, hanno subito una riprogrammazione specifica che potrebbe renderle più sensibili ai segnali di dolore. Questa scoperta punta verso un meccanismo in cui il trattamento stesso riprogramma silenziosamente i nervi sensoriali, spiegando potenzialmente perché alcuni sopravvissuti al cancro sperimentano un dolore persistente molto tempo dopo la fine della terapia.