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Nuova tecnica 'vede' gli astrociti interagire con le sinapsi in tempo reale
Un astrocita (verde) interagisce fisicamente con una sinapsi (rossa) in tempo reale e produce un segnale ottico (giallo). Fonte: UCLA
Una tecnica innovativa annunciata da neuroscienziati dell'UCLA potrebbe portare ad una migliore comprensione degli astrociti, le cellule cerebrali a forma di stella che sono considerate cruciali nei disturbi neurologici come le malattie di Lou Gehrig, l'Alzheimer e l'Huntington.
Il nuovo metodo, riferito su Neuron, consente ai ricercatori di sbirciare in profondità nel cervello di topo e di osservare in tempo reale l'influenza degli astrociti sulla comunicazione tra le cellule nervose. Il test si basa sulla microscopia a 'trasferimento di energia a risonanza di fluorescenza' (microscopia FRET - fluorescence resonance energy-transfer), una tecnica che usa la luce per misurare le distanze infinitesimali tra le molecole.
Il team dell'UCLA si è concentrato sulla relazione degli astrociti con le sinapsi, le giunzioni tra i neuroni che consentono la segnalazione e la trasmissione di messaggi tra di loro. I neuroscienziati hanno cercato per anni di misurare come i tentacoli degli astrociti interagiscono con le sinapsi per svolgere importanti funzioni cerebrali. Fino ad ora, tuttavia, nessuno aveva sviluppato un test adatto per osservare il tessuto cerebrale adulto nei topi viventi.
"Ora possiamo vedere come gli astrociti e le sinapsi creano un contatto fisico e determinare come queste connessioni cambiano in disturbi come il morbo di Alzheimer e di Huntington", ha detto Baljit Khakh, autore senior dello studio e professore di fisiologia e neurobiologia dell'UCLA. "Quello che impariamo potrebbe aprire a nuove strategie per il trattamento di tali malattie, ad esempio, identificando le interazioni cellulari che supportano la normale funzione cerebrale".
Il gruppo di Khakh ha inviato diversi colori di luce attraverso una lente per ingrandire oggetti invisibili ad occhio nudo. L'uso della microscopia FRET permette loro di vedere oggetti circa 100 volte più piccoli di quelli che sarebbero osservabili con la microscopia ottica convenzionale. Di conseguenza, i ricercatori possono osservare come cambiano nel tempo le interazioni tra sinapsi e astrociti, così come durante varie malattie, nei topi.
"Sappiamo che gli astrociti hanno un ruolo importante nel funzionamento del cervello e influenzano anche le malattie", ha detto Chris Octeau, il primo autore dello studio e postdottorato in fisiologia dell'UCLA. "Ma è rimasto oscuro il modo in cui le cellule svolgono esattamente questi compiti".
In particolare non era chiara agli scienziati la frequenza con cui gli astrociti entrano in contatto con le sinapsi e come cambiano queste interazioni durante le malattie o come risultato di diversi tipi di attività cellulare. Il progresso dell'UCLA dovrebbe consentire agli scienziati di rispondere a queste domande.
"Questo nuovo strumento rende possibili esperimenti che volevamo eseguire da molti anni", ha detto Khakh, che è anche membro del Brain Research Institute dell'UCLA. "Ad esempio, ora possiamo osservare come il danno cerebrale altera il modo in cui gli astrociti interagiscono con i neuroni e sviluppare strategie per affrontare questi cambiamenti".
Fonte: Elaine Schmidt in University of California Los Angeles (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: J. Christopher Octeau, Hua Chai, Ruotian Jiang, Shivan L. Bonanno, Kelsey C. Martin, Baljit S. Khakh. An Optical Neuron-Astrocyte Proximity Assay at Synaptic Distance Scales. Neuron, Volume 98, Issue 1, p49–66.e9, 4 April 2018. DOI: 10.1016/j.neuron.2018.03.003
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