Role of collagen VI in peripheral nerves and wound-induced hair regrowth

Il collagene VI è una proteina della matrice extracellulare (MEC), espressa in un’ampia varietà di tessuti, inclusi i nervi periferici e la pelle. La funzione del collagene VI nel sistema nervoso periferico (SNP) e nel follicolo pilifero rimane tuttavia ancora sconosciuta. L'obiettivo principale del mio studio di dottorato è stato quindi, quello di indagare il ruolo del collagene VI nella mielinizzazione dei nervi periferici ed i meccanismi molecolari con cui ne regola la funzione e la rigenerazione in seguito a danno, così come nella rigenerazione pilifera indotta da ferita. Durante il primo anno di dottorato, mi sono concentrato sullo studio del processo di mielinizzazione e sulla funzione dei nervi periferici in topi Col6a1–/–, privi di collagene VI. I dati dimostrano che le cellule di Schwann, ma non il comparto neuronale, contribuiscono alla deposizione del collagene VI nei nervi periferici. In assenza della proteina, si osservano ipermielinizzazione, causata dalla dis-regolazione di diversi meccanismi di segnalazione molecolare, disorganizzazione delle fibre di tipo C, deficits nella velocità di conduzione nervosa e nelle funzioni sensoriali e motorie. Questi risultati indicano che il collagene VI è un componente critico nel SNP, che contribuisce alla integrità strutturale e al corretto funzionamento dei nervi periferici. La seconda parte del mio lavoro di dottorato è incentrata sullo studio del ruolo del collagene VI nel SNP in condizioni patologiche, sfruttando un modello di lesione nervosa. Ciò ha rivelato un nuovo ruolo di questa proteina della MEC nel modulare la funzione dei macrofagi. I risultati mostrano che il collagene VI è fondamentale per la migrazione e la polarizzazione dei macrofagi durante la rigenerazione dei nervi periferici. La lesione del nervo induce una notevole over-espressione del collagene VI, mentre in assenza della proteina, nei topi Col6a1–/– si osserva un ritardo nella rigenerazione. Studi in vitro hanno dimostrato che il collagene VI promuove la migrazione e la polarizzazione dei macrofagi per mezzo di AKT e PKA. Macrofagi derivati da topi Col6a1–/– presentano ridotte capacità di migrazione e di polarizzazione verso il fenotipo anti-infiammatorio (M2), mentre risultano inclini al fenotipo pro-infiammatorio (M1). Anche in vivo, il reclutamento dei macrofagi e la polarizzazione in senso M2 appaiono compromesse in topi Col6a1–/– post-lesione. La rigenerazione dei nervi periferici è ritardata nei topi Col6a1–/–, a causa dei deficit a carico dei macrofagi, ma è recuperata in seguito a trapianto di cellule wild-type del midollo osseo. Questi risultati identificano il collagene VI come componente fondamentale nella regolazione della rigenerazione del nervo periferico modulando la funzione dei macrofagi. Nell'ultimo anno del mio dottorato la mia attenzione si è focalizzata sull’omostasi della pelle, studiando il ruolo del collagene VI nella ricrescita del pelo in seguito a lesione. I dati mostrano che il collagene VI è depositato ampiamente nei follicoli piliferi, ed è drammaticamente up-regolato in seguito a lesione della pelle. In assenza di collagene VI, in topi Col6a1–/–, la ricrescita del pelo appare favorita in seguito a lesione, senza che vi sia alcuna influenza sulla rigenerazione della pelle. Inoltre l’iniezione in loco di collagene VI purificato, riduce l’anomala ricrescita del pelo post-lesione in topi Col6a1–/–. Studi meccanicistici hanno rivelato che l'aumento della ricrescita del pelo in assenza di collagene VI è innescato dall’up-regolazione della cheratina-79 e dall'attivazione della via di segnalazione di Wnt/beta-catenina, e l’inibizione esercitata dal collagne VI purificato, agisce sulla stessa via Wnt/beta-catenina. Questi risultati evidenziano il rapporto essenziale tra la MEC e la rigenerazione del follicolo pilifero, e puntano al collagene VI come un potenziale bersaglio terapeutico per la perdita dei capelli. Complessivamente, i dati che ho ottenuto durante gli studi di dottorato sostengono con forza un ruolo chiave del collagene VI nei nervi periferici e nella rigenerazione del follicolo pilifero in seguito a lesione, aprendo così la strada a futuri studi su altri componenti della MEC nel SNP e nella pelle in condizioni fisiologiche e patologiche.