Oltre le Staminali Neuronali

Oltre le Staminali Neuronali

Gli astrociti possono generare nuovi neuroni in seguito a lesioni del sistema nervoso

Nuove prospettive terapeutiche nell’ambito delle malattie neurodegenrative                                                                                                                                                            

psyorangeABSTRACT  Gli astrociti possono dividersi e generare nuovi neuroni in seguito a lesioni a carico del Sistema Nervoso. Dopo una breve descrizione degli astrociti, si è fatto riferimento a come queste cellule, al pari dei neuroni, possono comunicare con questi ultimi liberando neurotrasmettitori, come il glutammato. E’ stato altresì riportato uno studio che spiega come, in seguito ad infusione dell’antimitotico ARA-C nella zona subventricolare, sia stato possibile eliminare i progenitori neurali ed osservare in seguito gli astrociti intenti a dividersi. Per ultimo, si è fatto riferimento a come gli astrociti, in seguito all’infusione del virus SOX2, possono essere riprogrammati a diventare neuroblasti, che poi diventeranno neuroni maturi, andando a ripristinare una lesione del midollo spinale.

 

 

Gli astrociti, un tipo di cellule della neuroglia, sono state descritte per la prima volta da Rudolf Virchow nel 1846 come elementi di sostegno, una sorta di impalcatura che accoglie i neuroni.

Oltre alla funzione di sostegno, che svolgono grazie ad un citoscheletro proteico, gli astrociti svolgono anche una funzione trofica, cioè di nutrimento. Da un punto di vista anatomico, i prolungamenti degli astrociti entrano in contatto con i vasi sanguigni del sistema nervoso da cui prendono le sostanze essenziali alla sopravvivenza e al metabolismo dei neuroni. Un’altra funzione importante svolta dagli astrociti è l’eliminazione di ioni potassio derivanti dall’attività elettrica dei neuroni. Gli ioni che vengono “presi” da un astrocita vanno a distribuirsi molto rapidamente nella zona sinciziale così da non raggiungere concentrazioni pericolose negli spazi intercellulari. Anche neurotrasmettitori come l’acido gammaamminobutirrico (GABA) e il glutammato vengono assorbiti dagli astrociti, per poi essere metabolizzati e riutilizzati per produrre altri neurotrasmettitori.

Di recente si è fatta strada l’ipotesi che non solo i neuroni comunichino tra loro, ma anche gli astrociti, grazie alla loro configurazione a rete sinciziale. Alcune ricerche hanno dimostrato che gli astrociti liberano glutammato, influenzando così l’attività dei neuroni, a riprova del fatto che esiste una comunicazione bidirezionale tra cellule che sono da sempre classificate in modo distinto. E’ stato ampiamente dimostrato, sia in coltura che in vivo, che la liberazione di glutammato (il principale neurotrasmettitore eccitatorio del sistema nervoso centrale) da parte di un neurone, provoca una risposta in termini di concentrazione di calcio intracellulare negli astrociti. L’aumento di calcio intracellulare è importante per molti aspetti funzionali di cellule eccitabili come i neuroni (ad esempio, la plasticità sinaptica). Tuttavia è stato dimostrato che anche in cellule non eccitabili come gli astrociti, le variazioni delle concentrazioni di ioni calcio, sortiscono degli effetti: modificazioni strutturali e funzionali- cambiamenti nel citoscheletro, nell’attività enzimatica, nel differenziamento.

Oltre ad espletare importanti funzioni fisiologiche, gli astrociti si attivano anche quando si verifica una lesione. In caso di trauma, ictus e in alcune patologie degenerative, alcuni astrociti subiscono una serie di trasformazioni: le dimensioni del citoscheletro aumentano ed iniziano ad esprimere molecole che non fano parte del loro naturale equipaggiamento (vimentina e nestina). Secondo alcuni studiosi, in seguito a lesione, vi sarebbe un aumento di astrociti, quali andrebbero a circoscrivere il sito di lesione secondo un processo denominato gliosi reattiva. Il fenomeno riparativo prodotto dalla gliosi, tuttavia, risulta essere d’impedimento all’ingresso di sostanze trofiche e all’eventuale crescita di nuovi prolungamenti nervosi che vadano a ricostruire quelli danneggiati. Comunque, questo addensamento di cellule gliali attorno al corpo estraneo, dimostra che anche il cervello adulto, si impegna a isolare qualsiasi tipo di “attività anomala” si verifichi.

L’esperimento che per la prima volta ha suggerito la possibilità di generazione di neuroni dagli astrociti, è stato eseguito su topi adulti da Doetsch e Alvarez-Buylla nel 1999. I due ricercatori hanno usato una sostanza nota come Ara-C (un antimitotico, cioè una sostanza che blocca la proliferazione delle cellule), con l’intenzione di eliminare tutti i progenitori neuronali, che si pensava proliferassero nell’SVZ. L’ Ara-C è stato infuso nel cervello per un periodo di sette giorni, mediante una micropompa che garantiva un afflusso minimo e continuo della sostanza. A fine trattamento, i due studiosi si accorsero che la sostanza aveva causato la sparizione di tutti i neuroblasti, la progenie delle cellule staminali. Ciò che si poteva osservare al microscopio, nell’area dell’SVZ, erano solo gli astrociti, intenti a formare tubi gliali ormai privi di neuroblasti. Ripetendo l’esperimento su altri topi, è stato possibile osservare la rinascita di alcuni neuroblasti, fino alla ricostituzione delle catene di cellule migranti. Non solo. Eseguendo un altro esperimento in parallelo, sempre nell’SVZ, è stato osservato che una parte degli astrociti rimasti, aveva la capacità di dividersi. Possiamo concludere che nell’SVZ di topo adulto esistono due categorie di cellule in grado di moltiplicarsi: i neuroni e gli astrociti, per cui i primi verrebbero generati dai secondi.

Gli astrociti dell’SVZ, dividendosi con tasso basso di proliferazione, danno origine a particolari tipi di cellule, dette cellule di transito (transit amplifyng cells), così chiamate perché transitano dagli astrociti ai precursori neuronali, in grado altresì di amplificare una minima popolazione staminale allo scopo di creare una grande progenie di precursori. Gli astrociti che mantengono le proprietà staminali, vengono indotti a dividersi dall’espressione del recettore per l’EGF (epidermal growth factor), generando così la progenie di neuroblasti, cioè le cellule destinate a diventare neuroni.

Recentemente (Zhida Su et al. 2014) è stato condotto uno studio che dimostra come in vivo sia stato possibile “riprogrammare” gli astrociti ed indurli a diventare neuroni maturi ed a formare connessioni sinaptiche in caso di perdita neuronale nel midollo spinale. Quindi, con la riprogrammazione, gli astrociti vengono indotti a convertirsi in neuroblasti (che sono neuroni immaturi) e poi, in seguito all’ iniezione di un virus (SOX2, che permette l’espressione di un solo fattore di trascrizione), questi vengono indotti a diventare neuroni adulti.

Il fatto che anche gli astrociti generino neuroni, arricchisce le scoperte e gli studi che sono stati fatti sino ad oggi sulle cellule staminali.

Fino a non molto tempo fa si pensava che le cellule neuronali una volta degenerate, non potessero “rinascere”.  Ad oggi sappiamo che esistono le cellule staminali neuronali nel sistema nervoso del mammifero adulto (Gage et al. 2000). La maggior parte di queste cellule è localizzata in particolari aree dette nicchie quali la zona subventricolare, l’epitelio olfattivo, il giro dentato dell’ippocampo e la zona ciliare della retina.

La riprogrammazione cellulare (Yamanaka 2006), insieme alle staminali neuronali, ha dato nuove speranze di cura delle malattie neurodegenerative, come la sclerosi amiotrofica laterale, il morbo di Parkinson e l’Alzheimer, malattie purtroppo ancora molto diffuse. Come per ogni studio scientifico che si rispetti, bisogna pazientare ancora un po’ prima che si possano ottenere esiti definitivi sul loro grado di funzionalità, ma siamo già a metà dell’opera.

 

Bibliografia

Bonfanti L., Le cellule invisibili. Il mistero delle staminali del cervello, Bollati Boringhieri, 2009

Carmignoto G., Reciprocal communication systems between astrocytes and neurons, Progress in Neurobiology 62, 2000, pp.561-81

Doetsch F., Caillé I., Lim D., Garcı´a-Verdugo J.M., Alvarez-Buylla A., Subventricolar zone astocytes are neural stem cells in the adult mammalian brain, Cell, 97, 1999, pp. 703-16.

Gage FH., Mammalian neural stem cells, Science, 2000 Feb 25;287(5457):1433-8.

Su Z., Wenze N., Meng-Lu L., Yuhua Z., and Chun-Li Z., In vivo conversion of astrocytes to neurons in the injured adult spinal cord, Nat Commun. 2014; 5: 3338.

Yamanaka S., Kazutoshi T., Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors, Cell, 126, 2006, pp.663-676

 

Figure

 

Rappresentazione di astrocita (nero) e neuroni (bianco/nero)

Rappresentazione di astrocita (nero) e neuroni (bianco/nero)

 

Un astrocita con un prolungamento verso un vaso sanguigno

Un astrocita con un prolungamento verso un vaso sanguigno

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Miriam Melani

sono una studentessa di Psicologia.
Sto effettuando il tirocinio pre-lauream presso l’Ass.ne Erich Fromm di Firenze, presidente dott. Paolo Cardoso.
Argomenti di interesse personale: neuroscienze, neuropsicologia, I.A/robotica, psicologia del lavoro
extra: filosofia e lingue straniere

Comments

  1. Una lesione al midollo spinale è sicuramente più importante che una lesione parziale del nervo accessorio quale ho io.Che sto curando con l’attività fisica e ogni 6 mesi un mese di 1000mg di nicetile per 30 giorni e va meglio anche se non ho fatto più elettromiografie.
    Gli astrociti , ipotizziamo che siano i precursori delle cellule neuronali dell’adulto per far si che gli astrociti creino nuove sinapsi nella mia zona ciliare della retina potrei provare a sostuire il cristallino con un diamante.
    Sono anni che penso a questa ipotesi dal lontano 1995 quando al lavoro mi è entrata una scheggia di acciaio nell’occhio e adesso soffro di afachia fondo oculare ,comunque sono molto seguito una mia compagna del nuoto Ivana Zuliani risulta anche essere assieme al marito i miei oculisti personali quindi se dovessi tentare credo che non fallirei e sono molto eccitato all’idea e per fortuna la mia dopamina risulta controllata perchè assumo il sycrest.

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