Neurons in the brain
Un nuovo tipo di cellule cerebrali, conosciute come astrociti glutammatergici, potrebbero spiegare molte malattie neurodegenerative, quali il Parkinson.
Le cellule cerebrali sono classificate in due tipi: neuroni e glia. La differenza principale sta nel fatto che i neuroni comunicano tra loro attraverso le sinapsi, o giunzioni, mentre la glia non utilizza questo tipo di segnalazione.
Una sinapsi consiste in un neurone, terminale presinaptico, che viene eccitato elettricamente e rilascia un neurotrasmettitore nello spazio tra sé e un altro neurone, terminale postsinaptico, portando all’attivazione del secondo neurone.
Si pensava che questa capacità fosse esclusiva dei neuroni, ma qualche anno fa alcuni scienziati hanno scoperto che alcune cellule gliali potevano anche usare la trasmissione di tipo sinaptico per comunicare con altre cellule, anche se questi esperimenti erano difficili da replicare.
Oggi grazie a tecniche di indagine moderne è stato messo fine a questa controversia.
L’esperimento consiste nell’esaminare le cellule nella regione dell’ippocampo del cervello, da cui è possibile evincere la trasmissione sinaptica non neuronale. Si analizzano quindi molecole di RNA di geni nelle cellule di topo, per isolare i complessi proteici necessari per la trasmissione sinaptica.
L’esperimento ha evidenziato diversi gruppi di astrociti, ovvero cellule gliali, che sono in grado di prendere parte alla trasmissione sinaptica. Le cellule sembravano rilasciare il neurotrasmettitore glutammato, che è il neurotrasmettitore più comune nel cervello. È stata poi confermata la presenza dei geni coinvolti in questo fenomeno studiando sezioni di cervello di topi adulti. I ricercatori hanno coniato queste cellule astrociti glutamatergici.
La caratteristica principale di queste cellule sta nel fatto che si comportano sia come astrociti, sia come neuroni. Esse infatti producono neurotrasmettitori tramite meccanismi tipici dei neuroni. Dunque la cellula ha un comportamento ibrido.
Per lo studio di cellule cerebrali i ricercatori hanno adottato un tipo di tecnica di microscopia a fluorescenza chiamata imaging a due fotoni. Questo ha permesso di studiare il rilascio di glutammato da parte di queste cellule nel cervello dei topi e si evince che i segnali che sono in ordine di velocità simili ai neuroni.
La microscopia a due fotoni è la tecnica principe per l’imaging di cellule e tessuti viventi. Essa consiste in un laser per eccitare molecole fluorescenti di un campione, e opportuni rivelatori per misurare la luce emessa. Inoltre i laser utilizzati in microscopia a due fotoni eccitano il campione mediante l’assorbimento simultaneo di due fotoni nell’infrarosso (800-900 nm). Le lunghezze d’onda utilizzate per la microscopia a due fotoni sono meno tossiche per le cellule e penetrano più profondamente nei tessuti rispetto a quelli utilizzati in microscopia confocale. L’eccitazione del fluoroforo avviene solo in prossimità del piano focale dove la luce laser è più concentrata per ridurre l’emissione di luce off-focus che potrebbe rendere l’immagine sfocata e di difficile interpretazione.
I ricercatori hanno trovato tracce proteiche analoghi a quelle della trasmissione sinaptica nelle cellule non neuronali degli esseri umani. I risultati suggeriscono che queste cellule sono conservate, anche se non si conosce quante di queste si trovano nel cervello o se si trovano principalmente nell’ippocampo.
Inoltre non è chiaro il motivo per cui il cervello ha bisogno di cellule gliali che utilizzano la trasmissione sinaptica. Il motivo potrebbe risiedere in un migliore coordinamento dei segnali. Ad esempio informazioni neuronali devono diffondersi a insiemi più grandi e i neuroni non sono molto specializzati per il loro coordinamento di questo. Nei topi un astrocita può essere in contatto con 100.000 sinapsi, il che potrebbe significare che i segnali vanno oltre in modo più coordinato. Invece negli esseri umani si possono raggiungere fino a milioni di sinapsi.
Secondo il team di ricerca queste cellule sembrano trovarsi anche nei circuiti cerebrali coinvolti nel movimento, che degenerano nella malattia di Parkinson. Una migliore comprensione delle cellule potrebbe darci una visione più approfondita su come affrontare la condizione della patologia.