Il neurone che non ti aspetti, in studio Nico-UniTo un’inattesa riserva di plasticità

(Adnkronos) - Uno studio dei ricercatori del Nico – Università di Torino, per la prima volta, mostra l’identità dei neuroni generati in seguito a una lesione cerebrale e ipotizza che, nel corso dell’evoluzione dei mammiferi, il potenziale neurogenico delle cellule staminali astrogliali potrebbe aver cambiato funzione: da riserva per la rigenerazione a riserva di plasticità. Sono i risultati dello studio - recentemente pubblicato su Stem Cell Reports e guidato da Federico Luzzati e Annalisa Buffo, professori dell’Istituto di neuroscienze Cavalieri Ottolenghi dell’Università di Torino - che suggeriscono la presenza, nel cervello adulto, di un potenziale staminale diretto verso cellule capaci di favorire il rimodellamento dei circuiti esistenti, più che di sostituire stabilmente i neuroni perduti. 

Come riferisce una nota, al contrario di quanto avviene in alcuni vertebrati non mammiferi in cui c’è la rigenerazione del cervello, nell’uomo, la perdita di neuroni, come quella causata da traumi, malattie neurodegenerative o invecchiamento, può essere parzialmente compensata riorganizzando i circuiti esistenti, ma le cellule perdute non vengono sostituite. In entrambi i casi le cellule del cervello sono prodotte durante lo sviluppo da un sottile strato di cellule staminali posto intorno ai ventricoli cerebrali, al centro del cervello, in quella che viene chiamata una nicchia staminale. Queste cellule madri, che appartengono alla linea astrogliale, al termine dello sviluppo smettono in gran parte di produrre neuroni, ma continuano ad occuparsene passando a funzioni di supporto e mantenimento dell'equilibrio del tessuto nervoso. Nei vertebrati non mammiferi, le cellule astrogliali interagiscono con i neuroni grazie a lunghi processi ma i loro corpi cellulari rimangono nelle nicchie: qui conservano il loro potenziale staminale che possono riattivare in seguito a una lesione, portando addirittura - in alcuni pesci e anfibi - alla rigenerazione del cervello. 

Nei mammiferi - spiegano gli esperti - la linea astrogliale si è straordinariamente sviluppata, dando origine agli astrociti, cellule che, per rispondere alle esigenze di un numero sempre maggiore di neuroni, hanno finito per colonizzare l'intero cervello. Per molto tempo si è pensato che, abbandonando le nicchie staminali, gli astrociti avessero perso i loro ‘poteri staminali’. Tuttavia, studi condotti nel 2015 al Nico – Università di Torino dai gruppi di Luzzati e Buffo - in concomitanza con altri ricercatori del Karolinska Institute - hanno rivelato un potenziale staminale nascosto che gli astrociti possono risvegliare in risposta a lesioni cerebrali. In particolare, i ricercatori del Nico avevano mostrato che gli astrociti dello striato - una regione cerebrale coinvolta in patologie come la malattia di Huntington e il Parkinson - possono produrre nuovi neuroni per mesi in risposta a una lesione, proprio là dove altri neuroni sono stati perduti. Più di recente - Stem Cell Report, 2024 - hanno inoltre dimostrato che il modo in cui producono neuroni è pressoché identico a quello utilizzato da loro antenati delle nicchie staminali adulte, indicando che l'intero tessuto nervoso può trasformarsi in una nicchia staminale attiva e rivelando un potenziale staminale inaspettato e straordinariamente ampio. 

Ma se nei mammiferi il potenziale staminale è così ampio, perché la capacità rigenerativa del cervello si è ridotta? “Una possibile spiegazione – chiarisce Luzzati - risiede nell’eterogeneità di miliardi di neuroni che appartengono a migliaia di tipologie diverse: per generare tutta questa varietà cellulare, durante lo sviluppo le cellule staminali si specializzano infatti nella produzione di specifiche popolazioni. Nell’adulto il problema potrebbe non essere tanto la mancanza di cellule con potenziale staminale, quanto la possibilità di attivare quelle capaci di generare proprio i neuroni che sono stati perduti. In effetti, nei mammiferi adulti persistono soltanto due piccoli residui delle nicchie staminali dello sviluppo, che producono tipi neuronali molto specifici: interneuroni del bulbo olfattivo e neuroni granulari dell’ippocampo. Capire quali neuroni possano invece essere generati dagli astrociti dispersi nel tessuto del cervello diventa quindi una questione cruciale”. È stato proprio questo l’obiettivo del nuovo studio, pubblicato recentemente su Stem Cell Reports che, proseguendo il lavoro del 2024, ha portato alla definizione dell’identità dei neuroni generati dagli astrociti dello striato in seguito a un danno eccitotossico. 

Nel dettaglio, i ricercatori Giulia Nato e Marco Fogli - primi autori dello studio - hanno osservato che i nuovi neuroni maturano e sviluppano dendriti complessi. In collaborazione con Benedikt Berninger del King's College London, ne hanno registrato l’attività elettrica, dimostrando che ricevono segnali sinaptici da altri neuroni. Utilizzando un virus della rabbia modificato, capace di risalire i circuiti attraverso le connessioni sinaptiche, hanno quindi identificato l'origine di questi segnali, scoprendo che provengono in gran parte da regioni cerebrali distanti, come la corteccia e il talamo. I nuovi neuroni, dunque, maturano e si integrano nei circuiti ma, inaspettatamente, molti iniziano a scomparire dopo circa 2 settimane e pochissimi sopravvivono oltre 5. 

Le successive analisi dell’espressione genica hanno evidenziato una seconda sorpresa: i nuovi neuroni non appartengo infatti alle tipologie di norma presenti nello striato, ma a una famiglia che si pensava comprendesse soltanto neuroni del bulbo olfattivo. I ricercatori hanno però dimostrato che questa famiglia comprende anche neuroni che, durante lo sviluppo, si distribuiscono transitoriamente in diverse regioni del cervello, incluso lo striato. “Non sono quindi i neuroni che ci saremmo aspettati per sostituire quelli perduti - commenta Luzzati - Resta da chiarire quale sia il ruolo di questi neuroni transitori e se rappresentino una novità dei mammiferi o fossero già presenti nei loro antenati. Sappiamo però che la presenza di neuroni transitori durante lo sviluppo non è una novità. Costruire un cervello e farlo funzionare sono infatti due cose sovrapposte ma abbastanza diverse: durante lo sviluppo, alcune popolazioni di neuroni contribuiscono alla formazione dei circuiti nervosi, per poi scomparire una volta esaurita la loro funzione. Il fatto che questo potenziale esista è sicuramente una buona notizia – conclude – ma per coronare il nostro sogno rigenerativo bisognerà imparare a reindirizzarlo verso altri tipi di neuroni”. 

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