Il ruolo delle cellule immunitarie microglia nelle neurodegenerazioni

15 November 2013

Ricercatori del Massachusetts General Hospital (MGH) hanno identificato, con un nuovo metodo di sequenziamento, un gruppo di geni usati dalle cellule immunitarie del cervello - le microglia - per rilevare gli organismi patogeni, le tossine o le cellule danneggiate che richiedono la loro risposta.

Identificare questi geni dovrebbe portare ad una migliore comprensione del ruolo delle microglia, sia nel cervello normale che nei disordini neurodegenerativi e potrebbe portare a nuovi modi per proteggere dai danni causati da condizioni come l'Alzheimer e il Parkinson.

Lo studio, pubblicato online su Nature Neuroscience, ha anche scoperto che l'attività delle microglia sembra diventare più protettiva con l'invecchiamento, al contrario di essere sempre più tossica, come avevano suggerito alcuni studi precedenti.

"Siamo riusciti a definire, per la prima volta, una serie di geni che le microglia usano per percepire il loro ambiente, che noi chiamiamo sensome delle microglia", dice Joseph El Khoury, MD, del Centro di Immunologia e Malattie Infiammatorie e della Divisione di Malattie Infettive del MGH, l'autore senior dello studio. "Identificare questi geni ci permetterà specificamente di puntarle nelle malattie del sistema nervoso centrale per sviluppare i metodi che ne sovraregolano o sottoregolano l'espressione".

Le microglia, un tipo di macrofagi, sono note per sorvegliare costantemente il loro ambiente, per rilevare la presenza di infezioni, infiammazioni e cellule danneggiate o morenti. A seconda della situazione che incontrano, le microglia possono reagire in maniera protettiva (inglobando organismi patogeni, tossine o cellule danneggiate) o rilasciare sostanze tossiche che distruggono direttamente i microbi o le cellule cerebrali infette. Poiché questa risposta neurotossica può anche danneggiare le cellule sane, è essenziale mantenerla sotto controllo, e si sa che l'eccesso di neurotossicità contribuisce al danno causato da diverse patologie neurodegenerative.

Il gruppo di El Khoury si è proposto di definire la transcriptome - la serie completa di molecole di RNA trascritte da una cellula - della microglia in topi sani adulti e di confrontarne il profilo di espressione con quello dei macrofagi dai tessuti periferici degli stessi animali e dell'intero tessuto cerebrale. Hanno identificato, con una tecnica chiamata sequenziamento diretto dell'RNA (più preciso rispetto ai metodi precedenti), una serie di geni espressi in modo univoco nella microglia e ne hanno misurato i livelli di espressione; questa è la prima volta che si produce una 'istantanea' dell'espressione genica di qualsiasi cellula del cervello dei mammiferi, secondo gli autori.

Poiché l'invecchiamento altera l'espressione genica in tutto il cervello, i ricercatori hanno poi confrontato il sensome di topi adulti giovani con quello di topi anziani. Essi hanno scoperto che - contrariamente a quanto avevano suggerito studi precedenti - l'espressione dei geni coinvolti in azioni potenzialmente neurotossiche, come la distruzione dei neuroni, viene sottoregolata quando gli animali invecchiano, mentre l'espressione dei geni neuroprotettivi coinvolti nella rilevazione e rimozione di agenti patogeni viene aumentata. El Khoury osserva che i precedenti studi che suggeriscono una maggiore neurotossicità con l'invecchiamento non avevano esaminato il profilo completo di espressione delle cellule e spesso erano stati fatti in cellule di coltura, non in animali vivi.

"Stabilire il sensome delle microglia ci permette di capire chiaramente come interagiscono con, e rispondono al, loro ambiente in condizioni normali", spiega. "Il passo successivo è vedere cosa succede in condizioni patologiche. Sappiamo che le microglia diventano più neurotossiche nel decorso dell'Alzheimer e di altre patologie neurodegenerative, e recenti studi hanno identificato due dei geni sensome microgliali come corresponsabili del rischio di Alzheimer. I nostri prossimi passi dovrebbero essere la definizione del sensome delle microglia e di altre cellule cerebrali negli esseri umani, individuando il modo in cui cambia il sensome nei disturbi del sistema nervoso centrale, e alla fine trovare il modo di manipolare farmacologicamente in modo sicuro il sensome".

Fonte: Massachusetts General Hospital.

Riferimenti: Suzanne E Hickman, Nathan D Kingery, Toshiro K Ohsumi, Mark L Borowsky, Li-chong Wang, Terry K Means, Joseph El Khoury. The microglial sensome revealed by direct RNA sequencing. Nature Neuroscience, 2013; DOI: 10.1038/nn.3554

Pubblicato in massgeneral.org (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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