Zhen Huang ammette tranquillamente che non era interessato ai vasi sanguigni quattro anni fa, quando studiava lo sviluppo del cervello fetale di un topo. Al contrario voleva vedere come, cambiando un particolare gene nelle cellule cerebrali chiamate glia, si sarebbe pregiudicata la crescita dei neuroni.

Il risultato è stata una emorragia, causata dal deterioramento di vene ed arterie, e ha cercato di capire perchè.

Foto: In uno studio che dimostra una stretta connessione tra lo sviluppo delle cellule cerebrali e i vasi sanguigni, i vasi sanguigni (verde) crescono normalmente in un cervello di topo in sviluppo, a sinistra. A destra invece, vasi sanguigni (rossi) sono collassati nei topi con un gene difettoso nelle cellule gliali, che supportano la crescita dei neuroni che trasportano segnali nervosi. La ricerca, di Zhen Huang, neuroscienziato della University of Wisconsin-Madison, mostra come le cellule neurali in sviluppo controllano la crescita dei vasi sanguigni. (Credit: Zhen Huang)

"E' stata una scoperta sorprendente", dice Huang, assistente professore di neuroscienze e neurologia all'Università del Wisconsin-Madison. "Ero interessato principalmente all'aspetto neurologico, come il cervello si sviluppa e si auto-cabla per prepararsi a tutte le cose meravigliose che fa". Ma, come diceva Louis Pasteur, la fortuna favorisce la mente preparata, e Huang sapeva di aver bisogno di seguire il suggerimento che le glia, normalmente considerate "aiutanti" dei neuroni, pregiudicherebbero la crescita dei vasi sanguigni.

Per prima cosa, il flusso di sangue è un fattore importante nel cervello, dice Huang, i cui collaboratori includono Shang Ma, del corso di laurea in biologia cellulare e molecolare alla UW-Madison. "Sappiamo che il cervello richiede molta energia. A parità di volume, consuma 10 volte più ossigeno del resto del corpo".

Anche se intuitivamente ha senso che lo sviluppo dei vasi del sangue debba essere guidata dallo sviluppo neuronale in qualche modo, Huang ha passato anni per assicurarsi di non essere fuorviato dal suo esperimento. Ora, è soddisfatto del suo lavoro, e i suoi revisori scientifici e la rivista PLoS Biology hanno appena pubblicato il suo studio.

Le cellule gliali del sistema nervoso stabiliscono un ambiente di crescita per i neuroni, ma non trasportano segnali. In particolare, Huang ha analizzato le "cellule gliali radiali", che fungono anche da cellule staminali nella creazione di nuovi neuroni. Le glia radiali si estendono dall'interno del cervello verso l'esterno, e guidano anche i neuroni in crescita alla loro posizione finale.

Un modo normale per scoprire cosa fanno cellule e geni è "disattivare" geni specifici, utilizzando una tecnologia inventata alla UW-Madison dall'ex professore Oliver Smithies (che ha condiviso il premio Nobel 2010 per questa scoperta). Quando Huang ha allevato topi con una mutazione da "eliminazione" ["knock out"] che bloccava la divisione cellulare tra le glia radiali, si aspettava di vedere delle anomalie nel cervello embrionale. Ma l'anomalia più grave è stata una del tutto inaspettata: erano collassati i vasi sanguigni che si erano già formati.

I nuovi vasi sanguigni in un embrione si sviluppano generalmente mediante un processo di due fasi, prima crescono, e poi si stabilizzano. "Se il secondo passo non può avvenire, i vasi possono essere già formati, ma l'organo non riesce ancora ad avere la sua fornitura di sangue perché i vasi regrediscono, o collassano", dice Huang. Quando i vasi sanguigni collassano, i neuroni cominciano a morire, dice Huang. Alcune malattie cerebrali, inclusi Alzheimer e ictus emorragico, mostrano una regressione simile, e Huang dice che è possibile che anche il meccanismo di segnalazione che egli ha bloccato sperimentalmente possa avere un ruolo in queste malattie.

Anche se qualsiasi trattamento clinico è distante anni, Huang sta ancora crogiolandosi nell'emozione della scoperta fondamentale. "Abbiamo scoperto che queste cellule progenitrici e assistenti, le glia radiali, regolano lo sviluppo dei vasi sanguigni, e nessuno l'ha scoperto prima d'ora", dice Huang. "Abbiamo usato un topo con alterazioni genetiche che regolano l'attività di queste cellule di aiuto al cervello, e siamo rimasti molto sorpresi nel vedere che questo ha avuto un effetto drastico sullo sviluppo dei vasi sanguigni. In precedenza si è sempre pensato che si trattasse di due sistemi separati, ora sappiamo che tra loro c'è interlocuzione. E' quasi come se avessimo aperto un nuovo campo di ricerca".

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Fonte: Materiale della University of Wisconsin-Madison. Articolo originale scritto da David Tenenbaum.

Riferimento: Shang Ma, Hyo Jun Kwon, Heidi Johng, Keling Zang, Zhen Huang. Radial Glial Neural Progenitors Regulate Nascent Brain Vascular Network Stabilization Via Inhibition of Wnt Signaling. PLoS Biology, 2013; 11 (1): e1001469 DOI: 10.1371/journal.pbio.1001469.

Pubblicato in ScienceDaily il 24 Gennaio 2013 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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