Ricerche

Uno studio pubblicato su PNAS descrive un nuovo percorso del sistema nervoso centrale per espellere le sostanze di scarto dal cervello, attraverso la creazione di 'corpora amylacea' (CA), aggregati formati da polimeri di glucosio che ammassano i prodotti di scarto.

Lo studio, che apre nuove visioni sulla pratica clinica per quanto riguarda le malattie neurodegenerative, è guidato da Carme Pelegrí e Jordi Vilaplana, docenti della Facoltà di Farmacia e Scienze dei Cibi, dell'Istituto di Neuroscienze (UBNeuro) dell'Università di Barcellona e del Biomedical Research Networking Center on Neurodegenerative Diseases (CIBERNED).

Corpora amylacea: enigma delle neuroscienze

I corpora amylacea del cervello umano sono stati descritti inizialmente nel 1837 dal prestigioso anatomista e fisiologo Jan Evangelista Purkinje. Questi sono in gran parte in zone marginali del sistema nervoso centrale (vicino ai ventricoli cerebrali e alle regioni più profonde) e sono abbondanti nel cervello degli anziani e dei pazienti con malattie neurodegenerative (Alzheimer, Parkinson, corea di Huntington, ecc), che creano eccessivi rifiuti di sostanze metaboliche. Tuttavia, finora la comunità scientifica non conosceva le origini e la funzione dei CA.

Lo studio descrive le nuove caratteristiche dei CA e rivela il ruolo determinante di queste strutture nell'espulsione delle sostanze di scarto dal cervello attraverso percorsi a cui partecipano i sistemi nervoso, linfatico e immunitario.

Dagli astrociti alla rimozione per mezzo del sistema immunitario

Secondo lo schema tradizionale, i rifiuti generati dalle cellule, come risultato del metabolismo cellulare, sono elaborati in ambiente cellulare (grazie al sistema del proteasoma ubiquitina e ai meccanismi dell'autofagia) o vengono espulsi all'esterno delle cellule e trasportati nel flusso circolatorio.

Le conclusioni dello studio rivelano che alcune sostanze di scarto nel cervello possono essere rimosse grazie all'azione degli astrociti, che possono accumulare i composti di scarto e immagazzinarli come corpora amylacea. La docente Carme Pelegrí nota che le CA “dovrebbero essere come contenitori di prodotti di scarto ... In una seconda fase, i CA sono espulsi verso il liquido cerebrospinale che circonda l'encefalo e il midollo spinale”.

“Poi, il liquido cerebrospinale scorre nel sistema linfatico meningeale e questo guida i CA ai linfonodi cervicali, dove vengono rimossi dall'azione del sistema immunitario”, conclude Jordi Vilaplana.

Precedenti studi pubblicati da altri autori avevano  correlato i CA con l'accumulo di prodotto di scarto. Altri credevano che i CA potessero essere espulsi nel liquido cerebrospinale perché erano situati nelle zone limitrofe del sistema nervoso. Tuttavia, il nuovo studio è il primo a descrivere il percorso di espulsione dei CA verso il liquido cerebrospinale, il suo trasporto verso il sistema linfatico e la sua rimozione attraverso i macrofagi. Quest'ultima fase era stata prevista in precedenza dagli autori dello studio, grazie all'esistenza dei CA negli epitopi (strutture antigeniche), che sono gli obiettivi di anticorpi naturali.

“Queste evidenze scientifiche mostrano che i corpora amylacea agiscono come contenitori di sostanze di scarto che vengono poi espulse dal sistema nervoso, e vengono poi rimosse. Così possono uscire dal sistema nervoso centrale senza dover attraversare la barriera ematoencefalica, una barriera che impedisce alle sostanze di passare tra il cervello e il sangue”, spiegano i ricercatori Carme Pelegrí e Jordi Vilaplana.

Punto di flesso nei protocolli di studio per i corpora amylacea

La ricerca sulle origini e le funzioni dei CA è circondata da una grande controversia scientifica. Una gran parte di questa mancanza di consenso scientifico risiede nell'uso illecito di alcuni protocolli sperimentali (origine di risultati falsi ottenuti da team di ricerca), che hanno reso difficile il progresso di questa ricerca.

Tutti i pezzi di questo puzzle hanno cominciato ad avere un senso dopo uno studio pubblicato da questo gruppo (Scientific Reports, 2017), che ha mostrato che è necessario adattare questi protocolli e che c'erano nuove prospettive scientifiche nello studio della natura e della funzione dei corpora amylacea. Pertanto, combinando questi nuovi protocolli con tecniche diverse (microscopia ottica ed elettronica, marcatura chimica, coltura in vitro di macrofagi, ecc.) il team è riuscito a chiarire molti dubbi sui CA.

“È essenziale adattare in ogni caso i protocolli differenti alle particolarità degli studi in corso”, notano gli autori. “Per esempio, la modifica del protocollo per ottenere il liquido cerebrospinale è stato un fattore essenziale per iniziare gli studi sui CA in questo fluido. Questa ricerca si era sempre focalizzata sulla frazione liquida del liquido cerebrospinale, e la frazione solida (dove erano presenti i CA) era ignorata sistematicamente. Questo spiega il motivo per cui la presenza dei corpora amylacea nel liquido cerebrospinale non era stata notata fino ad ora”.

Alla ricerca di nuovi biomarcatori in neuroscienze

Studiare nuovi biomarcatori per identificare e valutare il progresso delle malattie neurodegenerative o del cervello è determinante per avanzare nella diagnosi e nel trattamento di queste malattie. In questo contesto, le conclusioni dello studio rivelano che lo studio delle sostanze di scarto nei CA (isolate dalla frazione solida del liquido cerebrospinale) potrebbe essere un nuovo strumento biomedico per la diagnosi di alcune malattie.

Il rapporto descritto tra CA e sistema immunitario apre nuove opportunità nel campo della ricerca sulle neuroscienze. “Nei modelli sperimentali, la presenza di sostanze cerebrali fuori del cervello, che interagiscono con il sistema immunitario, può causare malattie cerebrali autoimmuni. È importante e conveniente studiare le risposte che possono apparire dopo l'interazione tra CA e questo sistema”, concludono i ricercatori.