Traslocazione lenta CCL2-dipendente di particelle biopersistenti dal muscolo al cervello

BACKGROUND: La biodistribuzione a lungo termine dei nanomateriali utilizzati in medicina è in gran parte sconosciuta. È questo il caso dell'allume, l'adiuvante vaccinale più utilizzato, che è un composto nanocristallino che forma spontaneamente agglomerati di dimensioni micron/submicron. Sebbene sia generalmente ben tollerato, l'allume viene occasionalmente rilevato all'interno delle cellule del lignaggio monocitario molto tempo dopo l'immunizzazione in individui presumibilmente suscettibili con manifestazioni sistemiche/neurologiche o sindrome autoimmune (infiammatoria) indotta da adiuvanti (ASIA).

METODI: Sulla base di indagini preliminari condotte su 252 pazienti con ASIA associata all'allume, che hanno mostrato sia un aumento selettivo di CCL2 circolante, il principale chemioattrattore dei monociti, sia una variazione del gene CCL2, abbiamo progettato esperimenti sui topi per valutare la biodistribuzione dell'alluminio derivato dal vaccino e di surrogati fluorescenti di particelle di allume iniettati nel muscolo. L'alluminio è stato rilevato nei tessuti mediante colorazione di Morin e emissione di raggi X indotta da particelle (PIXE). Sono state utilizzate sia perle di lattice fluorescenti da 500 nm sia nanoibri delle dimensioni di agglomerati di allume vaccinale (Al-Rho).

RISULTATI: l'iniezione intramuscolare di vaccino contenente allume è stata associata alla comparsa di depositi di alluminio in organi distanti, come milza e cervello, dove sono stati rilevati ancora un anno dopo l'iniezione. Entrambi i materiali fluorescenti iniettati nel muscolo si sono trasferiti ai linfonodi drenanti (DLN) e successivamente sono stati rilevati associati ai fagociti nel sangue e nella milza. Le particelle si sono accumulate linearmente nel cervello fino all'endpoint di sei mesi; sono state trovate prima nelle cellule CD11b+ perivascolari e poi nella microglia e in altre cellule neurali. L'ablazione del DLN ha ridotto drasticamente la biodistribuzione. La traslocazione cerebrale non è stata osservata dopo l'iniezione diretta per via endovenosa, ma è aumentata significativamente nei topi con barriera emato-encefalica cronicamente alterata. Gli esperimenti di perdita/guadagno di funzione hanno coerentemente implicato CCL2 nella diffusione sistemica delle particelle Al-Rho catturate dalle cellule del lignaggio dei monociti e nella loro successiva neurodistribuzione. L'iniezione stereotassica di particelle ha evidenziato la ritenzione cerebrale come fattore di accumulo progressivo delle particelle.

CONCLUSIONE: i nanomateriali possono essere trasportati dalle cellule del lignaggio monocitario alle DLN, al sangue e alla milza e, analogamente all'HIV, possono utilizzare meccanismi CCL2-dipendenti per penetrare nel cervello. Questo avviene a un tasso molto basso in condizioni normali, il che spiega la buona tolleranza generale dell'allume nonostante il suo forte potenziale neurotossico. Tuttavia, l'aumento continuo di dosi di questo coadiuvante scarsamente biodegradabile nella popolazione può diventare insidioso, soprattutto in caso di sovraimmunizzazione o di barriera ematoencefalica immatura/alterata o di elevata produzione costitutiva di CCL-2.