Ricerche

Dalla complessità delle reti neurali, alle funzioni e strutture biologiche di base, il cervello umano rivela solo con riluttanza i suoi segreti. I progressi nelle neuroscansioni e nella biologia molecolare hanno permesso agli scienziati di studiare il cervello vivente a un livello di dettaglio finora non realizzabile, sbloccando molti dei suoi misteri.

L'ultima scoperta, appena descritta su Science, è un componente sconosciuto dell'anatomia cerebrale, che funge sia da barriera protettiva che da una piattaforma da cui le cellule immunitarie monitorano il cervello per le infezioni e l'infiammazione.

Il nuovo studio proviene dai laboratori di Maiken Nedergaard, condirettrice del Center for Translational Neuromedicine dell'Università di Rochester e dell'Università di Copenaghen e Kjeld Møllgård MD, professore di neuroanatomia dell'Università di Copenhagen. La Nedergaard e i suoi colleghi hanno trasformato la comprensione della meccanica fondamentale del cervello umano e hanno fatto scoperte significative nel campo delle neuroscienze, incluso il dettaglio delle molte funzioni critiche fino ad allora trascurate delle cellule cerebrali chiamate glia, e del processo unico del cervello di rimozione dei rifiuti, che il laboratorio ha chiamato 'sistema glinfatico'.

“La scoperta di una nuova struttura anatomica che segrega e aiuta a controllare il flusso del liquido cerebrospinale (CSF) dentro e intorno al cervello ora ci fa apprezzare molto di più il ruolo sofisticato del CSF non solo nel trasporto e nella rimozione dei rifiuti dal cervello, ma anche nel supportare le sue difese immunitarie", ha affermato la Nedergaard.

Lo studio si è concentrato sulla serie di membrane che racchiudono il cervello, creando una barriera dal resto del corpo e mantenendo il cervello immerso nel CSF. La comprensione tradizionale di ciò che viene collettivamente chiamato 'strato meningeo' identifica i tre singoli strati come dura madre (o pachimeninge), aracnoide e pia madre.

Il nuovo strato scoperto dal team statunitense e danese divide ulteriormente lo spazio tra gli strati aracnoide e pia madre (spazio sub-aracnoideo) in due compartimenti, separati dallo strato appena descritto, che i ricercatori hanno chiamato 'membrana di tipo linfatico subaracnoidea' (SLYM, Subarachnoidal LYmphatic-like Membrane). Mentre gran parte della ricerca descrive la funzione della SLYM nei topi, i ricercatori riferiscono la sua presenza anche nel cervello umano adulto.

La SLYM è un tipo di membrana che fodera altri organi nel corpo, compresi i polmoni e il cuore, chiamata mesotelio. Queste membrane in genere circondano e proteggono gli organi e ospitano cellule immunitarie. L'idea che una membrana simile potesse esistere nel sistema nervoso centrale è stata una domanda posta per la prima volta da Møllgård, il primo autore dello studio, la cui ricerca si concentra sulla neurobiologia dello sviluppo e sui sistemi di barriere che proteggono il cervello.

La nuova membrana è molto sottile e delicata, costituita solo da poche cellule di spessore. Eppure la SLYM è una barriera stretta, che consente solo a molecole molto piccole di transitare e sembra anche separare il CSF 'pulito' da quello 'sporco'. Quest'ultima osservazione suggerisce il probabile ruolo svolto dalla SLYM nel sistema glinfatico, che richiede un flusso controllato e uno scambio di CSF, consentendo l'afflusso di CSF fresco mentre scarica dal sistema nervoso centrale le proteine tossiche associate all'Alzheimer e ad altre malattie neurologiche.

Questa scoperta aiuterà i ricercatori a capire con più precisione la meccanica del sistema glinfatico, che è stato oggetto di una recente sovvenzione di 13 milioni di dollari della Brain Initiative dei National Institutes of Health al Center for Translational Neuromedicine dell'Università di Rochester.

La SLYM sembra anche importante per le difese del cervello. Il sistema nervoso centrale mantiene la propria popolazione nativa di cellule immunitarie e l'integrità della membrana impedisce l'ingresso di cellule immunitarie esterne. Inoltre, la membrana sembra ospitare la propria popolazione di cellule immunitarie del sistema nervoso centrale che la usano come punto di osservazione vicino alla superficie del cervello da cui scansionare il CSF che passa per rilevare segni di infezione o infiammazione.

La scoperta della SLYM apre le porte a ulteriori studi sul suo ruolo nelle malattie cerebrali. Ad esempio, i ricercatori hanno notato che durante l'infiammazione e l'invecchiamento sulla membrana si trovano concentrazioni più grandi e diverse di cellule immunitarie. Inoltre, quando la membrana si rompe durante le lesioni cerebrali traumatiche, l'interruzione conseguente del flusso di CSF altera il sistema glinfatico e permette alle cellule immunitarie del sistema nervoso non centrale di entrare nel cervello.

Queste e osservazioni simili suggeriscono che malattie diverse come la sclerosi multipla, le infezioni del sistema nervoso centrale e l'Alzheimer potrebbero essere innescate o peggiorate dalle anomalie della funzione della SLYM. Suggeriscono inoltre che l'introduzione di farmaci e terapie geniche al cervello può essere influenzata dalla SLYM, che dovrà essere considerata durante lo sviluppo di nuove generazioni di terapie biologiche.