Architettura delle fibre della sostanza bianca del cervello. (Fonte: Human Connectome Project)Ricercatori della University of California di Berkeley, hanno dimostrato che lo stress cronico genera cambiamenti a lungo termine nel cervello, spiegando probabilmente perché le persone che soffrono di stress cronico sono soggette a problemi mentali come ansia e disturbi dell'umore più tardi nella vita.

Le loro scoperte potrebbero portare a nuove terapie per ridurre il rischio di sviluppare malattie mentali dopo eventi stressanti. I medici sanno che le persone con malattie legate allo stress, come il disturbo da stress post-traumatico (PTSD), hanno anomalie nel cervello, comprese differenze nella proporzione tra sostanza grigia e bianca.

La sostanza grigia consiste principalmente di cellule (neuroni, che immagazzinano ed elaborano informazioni e cellule di supporto chiamate glia) mentre la sostanza bianca è composta da assoni, che creano una rete di fibre che interconnettono i neuroni. La sostanza bianca prende il nome dal guaina mielinica bianca e grassa che circonda gli assoni e accelera il flusso dei segnali elettrici da cellula a cellula.

La ricerca sta solo ora iniziando a svelare il mistero del modo in cui lo stress cronico crea questi cambiamenti duraturi nella struttura del cervello. In una serie di esperimenti, Daniela Kaufer, professore associato di biologia integrativa alla UC Berkeley, ed i suoi colleghi, tra cui gli specializzandi Sundari Chetty e Aaron Friedman, ha scoperto che lo stress cronico genera più cellule produttrici di mielina e meno neuroni rispetto al normale.

Ciò si traduce in un eccesso di mielina - e quindi, di sostanza bianca - in alcune aree del cervello, che interrompe il delicato equilibrio e la tempistica della comunicazione all'interno del cervello. "Abbiamo studiato solo una parte del cervello, l'ippocampo, ma i nostri risultati potrebbero farci capire come cambia la sostanza bianca nelle condizioni come la schizofrenia, l'autismo, la depressione, il suicidio, l'ADHD e la PTSD", ha detto. L'ippocampo regola la memoria e le emozioni, e svolge un ruolo in vari disturbi emotivi. 

Lo stress influisce sulla connettività cerebrale?

I risultati dela Kaufer e dei suoi colleghi, pubblicati nel numero dell'11 febbraio della rivista Molecular Psychiatry, suggeriscono un meccanismo che può spiegare alcune modifiche della connettività del cervello nelle persone con PTSD, per esempio. Si può immaginare, lei ha detto, che i pazienti di PTSD possano sviluppare una connessione forte tra l'ippocampo e l'amigdala - la sede della risposta lotta-o-fuga del cervello - e abbassare la connettività normale fra l'ippocampo e la corteccia prefrontale, che modera le nostre risposte.

"Si può immaginare che, se amigdala e ippocampo fossero collegate più strettamente, le risposte alla paura sarebbero molto più veloci, quello che si vede nei sopravvissuti allo stress", ha detto. "D'altra parte, se le connessioni alla corteccia prefrontale non sono proprio buone, la capacità di bloccare le risposte è compromessa. Così, quando si è in una situazione stressante, i percorsi inibitori della corteccia prefrontale (che dicono di non stressarsi) non funzionano così bene e l'amigdala grida all'ippocampo: «Questo è terribile! Stai rispondendo molto di più di quanto dovresti»".

La Kaufer è coinvolta in uno studio per verificare questa ipotesi in pazienti di PTSD, e continua a studiare i cambiamenti del cervello dei roditori sottoposti a stress cronico o in ambienti avversi nei primi anni di vita.

La mielina è colorata blu in questa sezione trasversale dell'ippocampo di un ratto. La mielina, che accelera i segnali elettrici che attraversano l'assone, è prodotta dagli oligodendrociti, che aumentano di numero a causa dello stress cronico. I nuovi oligodendrociti sono visibili in giallo. (Immagine: Aaron Friedman e Daniela Kaufer)

Lo stress modifica le cellule staminali

Il laboratorio della Kaufer, che svolge attività di ricerca sugli effetti molecolari e cellulari dello stress acuto e cronico, si è concentrato in questo studio sulle cellule staminali neurali nell'ippocampo del cervello dei ratti adulti. Queste cellule staminali erano in precedenza ritenute capaci di diventare solo neuroni o un tipo di cellula gliale chiamato astrocite.

I ricercatori hanno scoperto, tuttavia, che lo stress cronico induce le cellule staminali nell'ippocampo anche a maturare in un altro tipo di cellule gliali chiamate oligodendrociti, che produce la mielina, la guaina delle cellule nervose. La scoperta, dimostrata nei ratti e nelle cellule cerebrali di ratto coltivate, suggerisce un ruolo chiave per gli oligodendrociti a lungo termine e forse dei cambiamenti permanenti nel cervello che potrebbero gettare le basi per problemi mentali successivi.

Gli oligodendrociti aiutano anche a formare le sinapsi - i siti in cui le cellule si parlano l'una con l'altra - e aiutano a controllare il percorso di crescita degli assoni, che generano tali connessioni sinaptiche. Il fatto che lo stress cronico riduca anche il numero di cellule staminali che maturano in neuroni può spiegare perchè lo stress cronico colpisce anche l'apprendimento e la memoria, ha detto.

La Kaufer sta ora conducendo esperimenti per determinare come lo stress nell'infanzia colpisce la sostanza bianca del cervello, e se lo stress cronico di inizio vita riduca la resistenza più tardi. Anche lei sta esaminando gli effetti di terapie che vanno dall'esercizio fisico ai farmaci antidepressivi, che riducono l'impatto dello stress e degli ormoni dello stress.

Fonte: University of California - Berkeley.

Riferimenti:  S Chetty, A R Friedman, K Taravosh-Lahn, E D Kirby, C Mirescu, F Guo, D Krupik, A Nicholas, A C Geraghty, A Krishnamurthy, M-K Tsai, D Covarrubias, A T Wong, D D Francis, R M Sapolsky, T D Palmer, D Pleasure, D Kaufer. Stress and glucocorticoids promote oligodendrogenesis in the adult hippocampus. Molecular Psychiatry, 2014; DOI: 10.1038/mp.2013.190

Pubblicato da Robert Sanders in newscenter.berkeley.edu (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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