Un gruppo di ricercatori dell’Università di Losanna e del Wyss Center for Bio and Neuroengineering di Ginevra ha scoperto che le due grandi famiglie di cellule che compongono il cervello, i neuroni e le cellule gliali, nascondono segretamente una cellula ibrida, a metà strada tra queste due categorie, il cui ruolo è ora stato descritto sulla rivista Nature
La scoperta di un nuovo tipo di cellula nel cervello è destinata a sconvolgere le neuroscienze. Un gruppo di ricercatori dell’Università di Losanna e del Wyss Center for Bio and Neuroengineering di Ginevra ha scoperto che le due grandi famiglie di cellule che compongono il cervello, i neuroni e le cellule gliali, nascondono segretamente una cellula ibrida, a metà strada tra queste due categorie. Si tratta degli astrociti glutammatergici, il cui ruolo è ora stato descritto sulla rivista Nature. I risultati dello studio aprono la strada a nuovi approcci per comprendere meglio e contrastare alcune malattie del cervello.
Da quando esistono le neuroscienze si è sempre ritenuto che il cervello funzionasse principalmente grazie ai neuroni e alla loro capacità di elaborare e trasmettere rapidamente informazioni attraverso le loro reti. Per supportarle in questo compito, le cellule gliali svolgono una serie di funzioni strutturali, energetiche e immunitarie, oltre a stabilizzare le costanti fisiologiche. Alcune di queste cellule gliali, note come astrociti, circondano intimamente le sinapsi, i punti di contatto in cui i neurotrasmettitori vengono rilasciati per trasmettere informazioni tra i neuroni. Questo è il motivo per cui gli scienziati ipotizzano da tempo che gli astrociti potrebbero avere un ruolo attivo nella trasmissione sinaptica e partecipare all’elaborazione delle informazioni.
Tuttavia, gli studi condotti finora per dimostrarlo hanno prodotto risultati contrastanti e non hanno ancora raggiunto un consenso scientifico definitivo. Identificando un nuovo tipo di cellula con le caratteristiche di un astrocita ed esprimente il meccanismo molecolare necessario per la trasmissione sinaptica, i neuroscienziati hanno ora messo fine ad anni di polemiche. Per confermare o confutare l’ipotesi che gli astrociti, come i neuroni, siano in grado di rilasciare neurotrasmettitori, i ricercatori hanno prima esaminato il contenuto molecolare degli astrociti utilizzando i moderni approcci di biologia molecolare. Il loro obiettivo era trovare tracce del meccanismo necessario per la rapida secrezione del glutammato, il principale neurotrasmettitore utilizzato dai neuroni.
«La precisione consentita dagli approcci di trascrittomica unicellulare ci ha permesso di dimostrare la presenza nelle cellule con profilo astrocitico di trascritti delle proteine vescicolari, VGLUT, incaricate di riempire le vescicole neuronali specifiche per il rilascio di glutammato», spiegano i ricercatori. «Questi trascritti sono stati trovati in cellule di topi, e sono apparentemente conservati nelle cellule umane. Abbiamo anche identificato altre proteine specializzate in queste cellule», aggiungono. Successivamente i neuroscienziati hanno cercato di scoprire se queste cellule ibride fossero funzionanti, cioè in grado di rilasciare effettivamente glutammato con una velocità paragonabile a quella della trasmissione sinaptica. Per riuscirci, il gruppo di ricerca ha utilizzato una tecnica di imaging avanzata in grado di visualizzare il glutammato rilasciato dalle vescicole nei tessuti cerebrali e nei topi vivi. «Abbiamo identificato un sottogruppo di astrociti che rispondono a stimolazioni selettive con rapido rilascio di glutammato, che si verifica in aree spazialmente delimitate di queste cellule», afferma Andrea Volterra, professore onorario all’Università di Losanna e visiting professor al Wyss Center, tra gli autori dello studio.
Inoltre, questo rilascio di glutammato esercita un’influenza sulla trasmissione sinaptica e regola i circuiti neuronali. Il gruppo di ricerca è riuscito a dimostrarlo sopprimendo l’espressione di VGLUT da parte delle cellule ibride. «Sono cellule che modulano l’attività neuronale, controllano il livello di comunicazione e di eccitazione dei neuroni», spiega Roberta de Ceglia, prima autrice dello studio e ricercatrice senior dell’Università di Losanna. E senza questo meccanismo funzionale, lo studio mostra che il potenziamento a lungo termine, un processo neurale coinvolto nei meccanismi di memorizzazione, viene compromesso con conseguenze negative sulla memoria dei topi.
Le implicazioni di questa scoperta sono potenzialmente enormi. Interrompendo specificamente gli astrociti glutammatergici, il gruppo di ricerca ha dimostrato effetti sul consolidamento della memoria, ma ha anche osservato collegamenti con patologie come l’epilessia, con crisi epilettiche esacerbate. Infine, lo studio dimostra che gli astrociti glutamatergici hanno anche un ruolo nella regolazione dei circuiti cerebrali coinvolti nel controllo del movimento e potrebbero offrire bersagli terapeutici per la malattia di Parkinson. «Tra neuroni e astrociti, ora abbiamo a portata di mano un nuovo tipo di cellula», evidenzia Volterra. «La sua scoperta apre immense prospettive di ricerca. I nostri prossimi studi – conclude – esploreranno il potenziale ruolo protettivo di questo tipo di cellula contro i disturbi della memoria nella malattia di Alzheimer, così come il suo ruolo in regioni e patologie diverse da quelle qui esplorate».
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