(Foto: Nico, Università di Torino)
Gli astrociti, cellule dalla tipica morfologia stellata, sono fondamentali per l’attività neuronale e hanno un ruolo in diverse patologie del sistema nervoso. Sappiamo che ce ne sono di diversi tipi, tuttavia, non è chiaro come si generi questa varietà durante lo sviluppo del sistema nervoso. Una conoscenza, questa, che offrirebbe una nuova chiave per la comprensione dei disturbi del neurosviluppo, come i deficit cognitivi e l’autismo o la sindrome di Fheig recentemente identificata. A compiere un importante passo avanti in questa direzione è un articolo pubblicato su Plos Biology dal gruppo di ricerca guidato da Annalisa Buffo del Nico (Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi) al Dipartimento di Neuroscienze dell’Università di Torino. Lo studio, frutto di una collaborazione internazionale, svela per la prima volta i meccanismi dello sviluppo dei diversi tipi di astrociti nel cervelletto.
Negli ultimi decenni la classica visione neurone-centrica delle funzioni e disfunzioni cerebrali è stata messa a dura prova: gli astrociti, così denominati per la loro tipica (ma non unica) morfologia stellata, hanno rubato la scena ai neuroni. Queste cellule, a lungo considerate mero “collante” tra neuroni, sono in realtà fondamentali per il corretto sviluppo e funzionamento dell’attività neuronale, per esempio, nella memoria. E hanno un ruolo anche nell’insorgenza di diverse patologie del sistema nervoso.
Sulla base della loro eccezionale varietà in termini di morfologia, profili molecolari e specifiche funzioni, gli astrociti si distinguono in diverse categorie che riflettono, con ogni probabilità, le loro interazioni specializzate con determinate categorie di neuroni. Tuttavia, mentre sull’origine della diversità neuronale le conoscenze sono abbastanza approfondite, rimane ancora da chiarire del tutto come l’eterogeneità degli astrociti sia generata durante lo sviluppo del sistema nervoso.
Frutto di una collaborazione tra Università di Torino, l’Ircss San Raffaele di Milano, il Cajal Institute di Madrid e il Brain Research Institute dell’Università di Zurigo, lo studio ha utilizzato analisi clonali di ultima generazione, che permettono di svelare legami di parentela tra cellule sulla base dell’espressione di diverse combinazioni di colori. I ricercatori hanno così potuto seguire, nel topo, singoli progenitori embrionali e postnatali di astrociti e le loro progenie. “Queste analisi accoppiate a studi di proliferazione e a simulazioni computerizzate dei diversi lignaggi, hanno permesso di svelare un’inedita multipotenza dei progenitori, in grado di generare uno o più tipi di astrociti. E anche che l’eterogeneità degli astrociti nel cervelletto deriva da un programma altamente stereotipato e regolato nel tempo e nello spazio”, spiega Valentina Cerrato, una delle ricercatrici responsabili dello studio.
Secondo un preciso schema costruttivo, infatti, progenie generate in diverse fasi dello sviluppo embrionale occupano territori cerebellari distinti e sono caratterizzate da eterogeneità e capacità di amplificazione che diminuiscono nel tempo. Inoltre, spiegano gli autori dello studio, dopo la nascita, diversi ritmi di proliferazione e differenziamento dei vari tipi di astrociti cerebellari risultano in cloni con architetture stereotipate e modularità ricorrenti, basate su rapporti numerici altamente conservati tra tipi di astrociti e, in particolare, nella costante prevalenza di un tipo sugli altri. Questa regolarità – che ha sorpreso i ricercatori – si ritrova anche nei sottocloni, gruppi di cellule sorelle separate nello spazio, nei quali i cloni più eterogenei si suddividono.
“Una così fine regolazione della generazione della diversità degli astrociti non può che confermarne il ruolo cruciale degli astrociti nel corretto sviluppo e mantenimento della funzionalità neuronale, incoronando queste cellule come vere star del cervello, di nome e di fatto», dice Buffo.
“Oltre ad aprire la strada all’indagine dei meccanismi molecolari che partecipano nella generazione di queste progenie cellulari”, conclude la ricercatrice, “i nostri risultati offrono una nuova chiave di lettura per la comprensione dei disturbi del neurosviluppo, nei quali gli schemi costruttivi astrogliali potrebbero essere alterati con conseguenti anomalie dell’attività neuronale”.
Riferimenti: Plos Biology; Università di Torino
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Neuroni e astrociti dovrebbero lavorare in simbiosi; tutte le cellule del’organismo per un motivo “pratico - esistenziale”interagiscono con quelle a contatto; e il neurone data la sua complessità superiore funzionale, ha ancora più bisogno di una cellula dedicata che lo supporti. Non c’è dunque da meravigliarsi che questa abbia una eccezionale varietà in termini di morfologia profili molecolari e specifiche funzioni, e nemmeno dell’eterogeneità degli astrociti durante lo sviluppo del sistema nervoso, dato che questo evolvendosi nel tempo assume funzioni diverse e contemporaneamente -di volta in volta- il DNA dell’astrocita dovrebbe essere sempre in grado di percepire il suo ambiente cellulare esterno - il lavoro che viene svolto intorno a sé-, modificare e stabilizzare il proprio ambiente e di conseguenza anche quello del neurone. Un bilanciamento energetico corretto tra ambiente interno ed esterno della cellula, in generale -che dipende anche dalla composizione delle molecole presenti- , dovrebbe essere il presupposto per un buon funzionamento di questa; uno scostamento progressivo porta all’invecchiamento della cellula, ancora più evidente nei neuroni, con la comparsa delle malattie neurodegenerative.
Infatti l’unica possibilità di prevenire o bloccare una malattia come l’ Alzheimer, dovrebbe essere quella di riuscire a bilanciare energeticamente e con specifiche proteine, l’ambiente di particolari gruppi di neuroni coinvolti nei circuiti della memoria; anche perché cercare di modificare nella maniera voluta il contenuto di questi ultimi è praticamente impossibile.