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Glia: cellule spesso trascurate sono la chiave di apprendimento e memoria
L'immagine mostra le interazioni tra neuroni (verdi) e astrociti (rossi). Fonte: Laboratorio Ethell, UC Riverside
Le cellule gliali circondano i neuroni e forniscono supporto; più o meno come il personale ospedaliero e gli infermieri supportano i medici per portare avanti le operazioni senza intoppi. Queste cellule spesso trascurate, che includono oligodendrociti e astrociti, sono i tipi cellulari più abbondanti nel sistema nervoso centrale.
Ma queste cellule fanno di più che supportare i neuroni: ricercatori dell'Università della California di Riverside dicono che li influenzano anche attivamente.
I ricercatori si sono concentrati sugli astrociti (cellule a forma di stella che superano di gran lunga in numero i neuroni) nei topi, scoprendo che, quando queste cellule sovraproducono una proteina chiamata efrina-B1, si indebolisce la capacità di trattenere la memoria.
"Abbiamo esaminato i comportamenti di apprendimento del topo e abbiamo scoperto che la sovrapproduzione di questa proteina negli astrociti può portare a una compromissione della memoria contestuale e della capacità di navigare nello spazio", ha detto Iryna Ethell, la professoressa di scienze biomediche che ha guidato la ricerca. "Pensiamo che gli astrociti che esprimono troppa efrina-B1 possano attaccare i neuroni e rimuovere le sinapsi, le connessioni attraverso le quali i neuroni stessi comunicano".
Tale perdita di sinapsi si riscontra nei disturbi neurodegenerativi come l'Alzheimer, la sclerosi laterale amiotrofica e la sclerosi multipla. I risultati dello studio sono pubblicati sul Journal of Neuroscience.
Quando la Ethell e i colleghi hanno esaminato il comportamento delle cellule di topo in una capsula di Petri, hanno scoperto che, quando la efrina-B1 era sovraespressa, gli astrociti "divoravano" le sinapsi, suggerendo che le interazioni gliali-neuronali influenzano l'apprendimento. "La sovrapproduzione di efrina-B1 può essere un nuovo meccanismo grazie al quale le sinapsi indesiderate vengono rimosse nel cervello sano, però un'eccessiva rimozione porta alla neurodegenerazione", ha affermato la Ethell.
Anche se la ricerca è stata condotta su un topo modello, i risultati sono applicabili agli esseri umani i cui astrociti producono anch'essi efrina-B1. Gli astrociti tendono ad aumentare la produzione di efrina-B1 durante una lesione cerebrale traumatica, che è ciò che ha portato la Ethell a perseguire la ricerca attuale.
I ricercatori hanno aumentato artificialmente in laboratorio i livelli di efrina-B1 nei topi e quindi li hanno testati per la conservazione della memoria. Hanno scoperto che i topi non ricordavano un comportamento che avevano appena imparato. Negli studi su colture cellulari, hanno aggiunto neuroni agli astrociti che sovra-esprimevano efrina-B1 e sono riusciti a vedere la rimozione della sinapsi, gli astrociti "divoravano" le sinapsi.
"L'eccessiva perdita di sinapsi è un problema", ha scritto la Ethell. "L'ippocampo, la regione del cervello associata principalmente alla memoria, è plastico. Qui si formano nuove connessioni neuronali quando impariamo qualcosa di nuovo. Ma l'ippocampo ha una capacità limitata; alcune connessioni devono "fare spazio" a quelle nuove, ai nuovi ricordi. Per imparare, dobbiamo prima dimenticare".
Al contrario dell'aumento, quando l'efrina-B1 diminuisce (è sotto-regolata) si formano più sinapsi e un migliore apprendimento. Gli astrociti, in questo caso, non attaccano le sinapsi. "Ma tu non devi ricordare tutto", ha detto Amanda Q Nguyen, una studentessa del Neuroscience Graduate Program che lavora nel laboratorio di Ethell, e co-autrice della ricerca. "Si tratta di mantenere un equilibrio: essere in grado di imparare ma anche di dimenticare".
Il consiglio che i ricercatori hanno per il pubblico è semplice: mantenere attivo il cervello, cioè i neuroni. "Leggere e risolvere enigmi è un buon inizio", ha affermato la Ethell.
In seguito i ricercatori lavoreranno per capire perché alcuni astrociti rimuovono le sinapsi e altri no. Progettano anche di studiare il ruolo che i neuroni inibitori svolgono nel cervello per mantenerlo senza intoppi.
"Quello che sappiamo per certo è che studiare solo i neuroni è inefficace", ha detto la Ethell. "Anche le cellule gliali hanno bisogno della nostra attenzione. L'astrocita a forma di stella è davvero una stella quando si tratta di regolare l'apprendimento e la memoria".
Fonte: Iqbal Pittalwala in University of California/Riverside (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Jordan Koeppen, Amanda Q Nguyen, Angeliki M. Nikolakopoulou, Michael Garcia, Sandy Hanna, Simone Woodruff, Zoe Figueroa, Andre Obenaus, Iryna M Ethell. Functional consequences of synapse remodeling following astrocyte-specific regulation of ephrin-B1 in the adult hippocampus. The Journal of Neuroscience, 2018; 3618-17 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3618-17.2018
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