Le cellule microglia (verde) circondano i ciuffi di amiloide (rosso) nel cervello di un malato di Alzheimer. (Fonte: Lab David Gates / Wyss-Coray)

Ricerca 1: Le 'domestiche' del cervello si rinnovano più velocemente di quanto si pensava

Le cellule del cervello responsabili del rilevamento e della riparazione di danni di lieve entità si rinnovano più rapidamente di quanto si pensasse, secondo quanto ha dimostrato una nuova ricerca.

Lo studio, guidato dall'Università di Southampton e pubblicato in Cell Reports, dimostra che il ricambio di queste cellule, chiamate microglia, è 10 volte più veloce, consentendo all'intera popolazione di cellule microgliali di rinnovarsi più volte nel corso della vita.

"Le microglia scansionano costantemente il cervello per trovare e risolvere i problemi; potremmo chiamarle le domestiche del cervello", ha detto il dottor Diego Gomez-Nicola dell'Università di Southampton, che ha supervisionato lo studio. "Pensavamo che le microglia potessero rinnovarsi così lentamente che non sarebbe bastata una vita intera per rinnovare tutta la popolazione. Ma ora possiamo parlare di un massimo di sei cicli di rinnovamento per vita. Dobbiamo quindi reinterpretare il loro modo di interagire e regolare la funzione di altre cellule del cervello per capire il loro pieno potenziale".

Lo studio, guidato dal dottorando Katharine Askew, ha valutato la proliferazione delle microglia, sia nei topi che nel cervello umano, usando la colorazione di sezioni con anticorpi specifici, assieme a scansioni dal vivo delle cellule. Ha rilevato che il numero di cellule microgliali rimane relativamente invariato dalla nascita fino all'invecchiamento ed è mantenuto dall'accoppiamento spaziale e temporale della divisione cellulare e morte cellulare.

La ricerca è stata condotta in collaborazione con ricercatori dell'Università di Tubinga (Germania), dell'Università di Oxford, dell'Università di Amburgo (Germania) e dell'Achucarro Basque Center for Neuroscience (Spagna). Il team di Southampton crede che questa nuova ricerca possa aiutare a capire il comportamento delle microglia in malattie come l'Alzheimer, dove contribuiscono al declino cognitivo della persona.

Il Dr Diego Gomez-Nicola ha aggiunto: "Questa scoperta è un mattoncino della biologia cellulare, necessario per capire le funzioni delle microglia e la loro interazione con le altre cellule del cervello. Capire il movimento quotidiano delle microglia aiuterà a capire il loro comportamento nelle malattie psichiatriche e neurodegenerative del cervello come l'Alzheimer".

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Ricerca 2: Sono le glia, non i neuroni, ad essere più colpite dall'invecchiamento cerebrale

La differenza tra un cervello vecchio e uno giovane non è tanto nel numero di neuroni ma nella presenza e nella funzione delle cellule di supporto chiamate glia.

Nella ricerca pubblicata su Cell Reports del 10 gennaio, i ricercatori hanno esaminato campioni di tessuto cerebrale post-mortem di 480 individui da 16 a 106 anni di età, rilevando che lo stato delle glia di una persona è così costante nel corso degli anni che può essere usato per predire la sua età. Il lavoro pone le basi per comprendere meglio il ruolo delle glia nelle malattie del cervello in vecchiaia.

"Abbiamo caratterizzato intensamente i cambiamenti di espressione genica alterati dall'invecchiamento in 10 aree del cervello umano e abbiamo scoperto che, in realtà, le cellule gliali sperimentano cambiamenti più grandi di quelli dei neuroni", dice Jernej Ule, neurobiologo del Francis Crick Institute e della University College di Londra, che ha guidato lo studio con il collega di reparto Rickie Patani, e con il primo autore Lilach Soreq. "Ci sono diverse informazioni locali che saranno interessanti per varie persone; per esempio alcuni noteranno un modello molto particolare di modifiche specifiche degli astrociti nella substantia nigra, e abbiamo molti dati che devono ancora essere analizzati".

Ci sono tre tipi di cellule gliali e ciascuna fornisce tipi diversi di supporto ai neuroni: gli oligodendrociti isolano, le microglia agiscono come cellule del sistema immunitario, e gli astrociti aiutano il metabolismo e la disintossicazione dei neuroni, tra le molte funzioni.

Analizzando campioni di tessuto cerebrale umano (in gran parte del UK Brain Expression Consortium), i ricercatori dimostrano che gli astrociti e gli oligodendrociti scambiano il loro schema regionale di espressione genica con l'invecchiamento, (es.: quali geni sono attivati o disattivati), in particolare nell'ippocampo e nella substantia nigra, aree importanti del cervello per memoria e movimento, rispettivamente, mentre l'espressione di geni specifici delle microglia aumenta in tutte le aree del cervello.

I ricercatori in seguito hanno esaminato in via preliminare se questi cambiamenti nell'espressione genica possono collegarsi ai cambiamenti nelle popolazioni di cellule cerebrali. Basandosi su un confronto di campioni di tessuto di 3 cervelli giovani e 3 vecchi, hanno trovato che il numero di oligodendrociti diminuisce con l'età nella corteccia frontale. Essi hanno inoltre stabilito che questo probabilmente corrisponde alla minore espressione di geni specifici degli oligodendrociti. Altri tipi di cellule avevano modelli più complicati di cambiamento.

"Abbiamo sviluppato un bel programma di autoapprendimento e abbiamo studiato centinaia di migliaia di oligodendrociti e neuroni per ottenere dati affidabili, ma volevamo capire se la minore espressione provoca cambiamenti a livello cellulare-o molecolare", dice Ule. "Abbiamo visto gli oligodendrociti scomparire, ma nei neuroni non abbiamo visto cambiamenti drastici dei numeri cellulari ad eccezione di una diminuzione di quelli più grandi. Questo è interessante perché questi ultimi sono generalmente collegati alle malattie neurodegenerative".

Una scoperta inaspettata è che certi schemi di espressione genica gliale potrebbero predire l'età nella popolazione generale. Anche se questo può essere fatto solo post-mortem, e alcune persone non si adattano perfettamente a questi modelli, fornisce agli scienziati uno strumento in più per capire come l'invecchiamento nel cervello si lega alle cause dei disturbi legati all'età. Obiettivo finale dei ricercatori è vedere se le mutazioni genetiche o altre variabili possono influenzare l'espressione genica in modo da causare le malattie.