"Il sistema nervoso non è statico negli adulti, ma in continua evoluzione"

10 Mag 2013

Monitorando il comportamento di una classe di cellule nel cervello di topi vivi, neuroscienziati della Johns Hopkins hanno scoperto che queste cellule restano altamente dinamiche nel cervello adulto, dove si trasformano in cellule che isolano le fibre nervose e contribuiscono a formare cicatrici che aiutano a riparare i tessuti.

Pubblicato online il 28 Aprile nella rivista Nature Neuroscience, il lavoro mette in luce come queste cellule polivalenti comunicano tra di loro per mantenere una distribuzione molto regolare, di tipo griglia, in tutto il cervello e il midollo spinale.

La scomparsa di una di queste cosiddette cellule progenitrici ne induce una vicina a dividersi rapidamente per formare una sostituzione, assicurando che perdita e aggiunta di cellule siano in equilibrio.

"C'è l'equivoco ampiamente diffuso che il sistema nervoso adulto sia statico o fisso, e che abbia una capacità limitata di riparazione e rigenerazione", spiega Dwight Bergles, Ph.D., professore di neuroscienze e di otorinolaringoiatria alla School of Medicine della Johns Hopkins University. "Ma abbiamo scoperto che queste cellule progenitrici, chiamate cellule precursori degli oligodendrociti (OPC), sono straordinariamente dinamiche. A differenza di molte altre cellule cerebrali adulte, sono in grado di rispondere alle esigenze di riparazione intorno a loro, pur mantenendo inalterato il proprio numero".

Le OPC possono maturare per diventare oligodendrociti, le cellule di supporto del cervello e del midollo spinale responsabili della copertura delle fibre nervose per creare l'isolamento noto come mielina. Senza mielina, i segnali elettrici inviati dai neuroni viaggiano male e alcune cellule muoiono a causa della mancanza di supporto metabolico dagli oligodendrociti. È la morte degli oligodendrociti e la conseguente perdita di mielina che porta alla disabilità neurologica in malattie come la sclerosi multipla.

Durante lo sviluppo cerebrale, le OPC si diffondono in tutto il sistema nervoso centrale e producono grandi quantità di oligodendrociti. Gli scienziati sanno che nascono pochi nuovi oligodendrociti nel cervello adulto sano, ma il cervello è ben fornito di OPC. Tuttavia, la funzione delle OPC nel cervello adulto non era chiara.

Per scoprirlo, Bergles e il suo team hanno modificato geneticamente dei topi in modo che le loro OPC contenessero una proteina fluorescente lungo i bordi, permettondo una definizione nitida dei molti rami sottili che si estendono in ogni direzione. Con microscopi speciali che permettono di vedere in profondità all'interno del cervello, il team ha osservato l'attività delle singole cellule di topi vivi, per più di un mese.

I ricercatori hanno scoperto che, lungi dall'essere statiche, le OPC sono in continuo movimento attraverso il tessuto cerebrale, estendendo i loro "tentacoli" e riposizionando se stesse. Anche se queste progenitrici sono dinamiche, ogni cellula mantiene la propria area, respingendo le altre OPC quando entrano in contatto. "Le cellule sembrano percepire la presenza delle altre e sapere come controllare il numero di cellule nella loro popolazione", dice Bergles. "Sembra che questo processo vada storto nelle lesioni della sclerosi multipla, dove ci sono quantità ridotte di OPC, una perdita che può compromettere la capacità delle cellule di percepire se si è verificata la demielinizzazione. Ancora non sappiamo come sono coinvolte le molecole in questo processo, ma è qualcosa su cui stiamo lavorando attivamente".

Per capire se le OPC fanno più che produrre nuovi oligodendrociti nel cervello adulto, il team ha testato la loro risposta al danno, usando un laser per creare una piccola ferita nel cervello. E' stato sorprendente vedere le OPC migrare verso il luogo della ferita, contribuendo alla formazione di cicatrici, un ruolo in precedenza insospettato. Lo spazio vuoto nella griglia di OPC, creato dalla perdita delle OPC cicatriziali, viene quindi riempito dalla suddivisione cellulare delle OPC limitrofe, spiegando perché una lesione cerebrale è spesso accompagnata dalla proliferazione di queste cellule.

"Le cellule cicatriziali non sono gli oligodendrociti, quindi il termine 'cellula precursore degli oligodendrociti' ora può essere datata", dice Bergles. "E' probabile che queste cellule abbiano un ruolo più ampio di quanto pensassimo nella rigenerazione e nella riparazione dei tessuti. Poiché le lesioni cerebrali traumatiche, la sclerosi multipla e altre malattie neurodegenerative richiedono la rigenerazione dei tessuti, siamo desiderosi di saperne di più sulle funzioni di queste cellule enigmatiche" .

Altri autori del rapporto includono Ethan Hughes, Shin Kang e Masahiro Fukaya della School of Medicine alla Johns Hopkins University. Questo lavoro è stato finanziato dal National Institute of Neurological Disorder and Stroke e dal Brain Science Institute della Johns Hopkins University.

Fonte: Johns Hopkins Medicine.

Riferimento: Ethan G Hughes, Shin H Kang, Masahiro Fukaya, Dwight E Bergles. Oligodendrocyte progenitors balance growth with self-repulsion to achieve homeostasis in the adult brain. Nature Neuroscience, 2013; DOI: 10.1038/nn.3390.

Pubblicato in Science Daily il 9 Maggio 2013 (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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