Ricerche

Seppure il cervello, anche se adulto, sia molto più malleabile di quanto siamo abituati a pensare, alla fine è soggetto alle malattie legate all'età, come la demenza e la perdita della funzione cognitiva. Un giorno, però, potremo realmente essere in grado di sostituire le cellule del cervello e ripristinare la memoria.

Un lavoro recente di Ashok K. Shetty PhD, professore del Dipartimento di Medicina Cellulare, direttore associato dell'Istituto di Medicina Rigenerativa, e ricercatore al Central Texas Veterans Health Care System, e del suo team al Texas A&M Health Science Center, accenna a questa possibilità con una nuova tecnica di preparazione di cellule staminali neurali da donatori e di innesto in un cervello invecchiato.

Shetty e la sua squadra hanno preso cellule staminali neurali e le hanno impiantate nell'ippocampo (che ha un ruolo importante nel produrre nuovi ricordi e nel connetterli alle emozioni) di un modello animale, consentendo essenzialmente loro di rigenerare il tessuto. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Stem Cells Translational Medicine.

"Abbiamo scelto l'ippocampo perché è così importante per le funzioni di apprendimento, memoria e umore", ha detto Shetty. "Siamo interessati a capire l'invecchiamento del cervello, in particolare nell'ippocampo, che sembra particolarmente vulnerabile ai cambiamenti legati all'età".

Il volume di questa parte del cervello sembra diminuire durante il processo di invecchiamento, e tale diminuzione può essere correlata al declino relativo all'età della neurogenesi (la produzione di nuovi neuroni) e dei deficit di memoria che sperimentano alcune persone mentre invecchiano. L'ippocampo invecchiato mostra anche segni di alterazioni degenerative legate all'età nel cervello, come ad esempio una infiammazione cronica di basso grado e un aumento delle specie reattive dell'ossigeno.

"E' stato molto interessante vedere che l'ippocampo invecchiato può accettare così bene le cellule staminali neurali innestate, proprio come succede all'ippocampo giovane, e questo ha implicazioni per il trattamento di patologie neurodegenerative legate all'età", ha detto Bharathi Hattiangady, assistente professore al Texas A & M College of Medicina e coautore dello studio. "E' interessante il fatto che le nicchie di cellule staminali neurali possono anche essere formate nell'ippocampo invecchiato".

La ricerca precedente di Shetty si era focalizzata sui benefici del resveratrolo (un antiossidante presente nel vino rosso e nella pellicina dell'uva rossa, così come nelle arachidi e in alcune bacche) per l'ippocampo. Anche se i risultati hanno indicato un grande beneficio nel prevenire la perdita di memoria durante l'invecchiamento, il suo ultimo lavoro dimostra un modo più diretto per influenzare la funzione dell'ippocampo.

Per questa ultima ricerca, il team ha scoperto che le cellule staminali neurali si sono innestate bene sull'ippocampo di modelli animali giovani (che era previsto), così come sui più anziani, (che corrispondono in termini umani a circa 70 anni). Non solo queste cellule trapiantate sopravvivono, ma si sono anche divise più volte, producendo nuove cellule. "Hanno avuto almeno tre divisioni dopo il trapianto", ha detto Shetty. "Così la resa totale di neuroni e di glia (un tipo di cellule cerebrali che supportano i neuroni) derivati dall'innesto era molto maggiore rispetto al numero di cellule impiantate, e abbiamo trovato l'effetto sia nell'ippocampo giovane, sia in quello invecchiato, senza molta differenza tra i due".

"Quello che era veramente interessante è che in entrambi i tipi di cervello, vecchio e giovane, una piccola percentuale delle cellule trapiantate ha mantenuto la caratteristica di 'staminalità' e ha prodotto continuamente nuovi neuroni", ha detto Hattiangady. Questo si chiama creare una nuova 'nicchia' di cellule staminali neurali, e queste nicchie sembravano funzionare bene. "Stanno ancora producendo nuovi neuroni almeno tre mesi dopo l'impianto, e questi neuroni sono in grado di migrare in diverse parti del cervello".

Gli sforzi precedenti per ringiovanire il cervello con neuroni fetali non avevano avuto lo stesso successo. Le cellule immature, come le cellule staminali neurali, sembrano fare un lavoro migliore, perché possono tollerare meglio l'ipossia (mancanza di ossigeno) e il trauma della procedura di innesto cerebrale rispetto ai neuroni post-mitotici o relativamente maturi. Quando i ricercatori hanno cercato in passato di impiantare queste cellule parzialmente differenziate nell'ippocampo invecchiato, non era andata altrettanto bene. "Abbiamo una nuova tecnica di preparazione delle cellule staminali neurali del donatore", ha detto Shetty. "Ecco perché questo risultato non era mai stato visto prima".

I ricercatori hanno fatto questo lavoro usando cellule del donatore dalla zona sub-ventricolare del cervello, una zona chiamata 'midollo cerebrale', perché è analogo a quello del midollo osseo, in quanto possiede un numero di cellule staminali neurali che persistono per tutta la vita e che producono continuamente nuovi neuroni che migrano verso il sistema olfattivo. Queste cellule staminali rispondono anche a segnali di lesioni in condizioni come l'ictus e il trauma cranico e sostituiscono alcuni dei neuroni corticali cerebrali perduti.

Anche un piccolo pezzo va abbastanza bene da espandersi in cultura, così che la procedura non è troppo invasiva; ma in futuro una cellula della pelle potrebbe essere sufficiente, in quanto dalla pelle si possono ottenere cellule staminali neurali simili in gran numero. E' noto nella scienza medica che un certo numero di cellule nel corpo, comprese quelle della pelle, possono essere modificate in modo tale da creare cellule staminali pluripotenti indotte. Con queste cellule, gli scienziati possono fare qualsiasi cosa, anche generare cellule staminali neurali che produrranno altre se stesse, come pure nuovi neuroni. "Non è necessario ottenere le cellule del cervello, si può semplicemente fare una biopsia cutanea e trasformarle in cellule staminali neurali", ha detto Shetty.

Anche se il modo in cui le cellule trapiantate hanno prosperato è promettente, c'è ancora una buona dose di lavoro da fare per determinare se la materia grigia extra migliora realmente la cognizione. "In seguito vogliamo testare quale impatto hanno sul comportamento le cellule impiantate, e se c'è, e determinare se impiantare le cellule staminali neurali può effettivamente invertire il deficit di apprendimento e memoria legato all'età", ha detto Shetty. "Questo è un argomento che vorremmo studiare in futuro. Sono sempre interessato ai modi per ringiovanire il cervello invecchiato, per promuovere un buon invecchiamento, quello degli anziani che presentano una funzione cognitiva normale e la capacità di formare i ricordi".