NG2 diverse per origine spaziotemporale producono interneuroni
o glia
NICOLE CARDON
NOTE
E NOTIZIE - Anno XII – 17 maggio 2014.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind
& Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a
fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta
settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in
corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento rientra negli
oggetti di studio dei soci componenti lo staff
dei recensori della Commissione
Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
Anche se importanti interrogativi sulle cellule NG2 o polidendrociti hanno trovato risposta, il fascino di questa nuova classe di elementi cellulari gliali rimane intatto, e la ricerca che indaga i numerosi aspetti rimasti misteriosi continua ad attrarre l’interesse di neuroscienziati, citologi, biologi molecolari, patologi e medici.
I risultati degli studi volti a stabilire l’esatta composizione dei progenitori esprimenti NG2 nel proencefalo sono contraddittori e sono stati oggetto di controversia. Numerose indagini sperimentali hanno documentato la natura eterogenea delle cellule NG2 post-natali, mentre le NG2 presenti nell’embrione in via di sviluppo hanno fatto registrare dati scarsamente comprensibili.
Yi E. Sun, Rosemarie W. Tsoa ed altri colleghi, hanno combinato la strategia CRE/LoxP, per tracciare la linea cellulare, con l’analisi BrdU, che consente di accertare la data di nascita delle cellule, al fine di distinguere nell’ambito delle popolazioni di progenitori esprimenti NG2. In tal modo, i ricercatori hanno riconosciuto due popolazioni di tali cellule progenitrici, distinguibili in termini spaziali (sede anatomica) e temporali (epoca di nascita), che danno origine, rispettivamente, ad una linea di interneuroni inibitori della corteccia cerebrale, e ad una linea di oligodendrociti presenti nella sostanza bianca e nella materia grigia corticale.
L’interessante
studio, che contribuisce alla risoluzione del dubbio sulla capacità dei
progenitori NG2 di dare origine a cellule diverse dagli oligodendrociti, è
stato edito da Thomas C. Südhof, della Stanford
University School of Medicine, di recente insignito del Premio Nobel (Tsoa R. W., et
al. Spatiotemporally different origins of NG2
progenitors produce cortical interneurons versus glia in the mammalian
forebrain. Proceedings of the National
Academy of Sciences USA – Epub ahead of print doi:10.1073/pnas.1400422111,
2014).
La provenienza
degli autori dello studio è la seguente:
Department of Psychiatry and Biobehavioral Sciences,
Intellectual and Developmental Disabilities Research Center, University of
California, Los Angeles (USA); Translational Stem Cell Research Center, Tongji Hospital, Tongji
University School of Medicine, Shanghai (Cina).
I polidendrociti (o cellule NG2) costituiscono un tipo di cellule residenti del sistema nervoso centrale (SNC) adulto dei mammiferi, presenti anche durante lo sviluppo, e definite quali cellule non vascolari del parenchima del SNC che esprimono gli antigeni integrali della membrana plasmatica NG2 e Pdgfra (recettore alfa del platelet-derived growth factor). Rappresentano dal 2% al 9% delle cellule del SNC, ed oggi si ritiene possano essere considerate il quarto tipo di cellule gliali, accanto ad astrociti, oligodendrociti e microglia. Distribuite sia nella materia grigia che nella sostanza bianca, sono ben distinte dalle cellule staminali/progenitrici e dalle cellule della glia radiale. Il nome polidendrociti, attribuito dopo un lungo uso dell’etichetta di “cellule NG2+”, è stato concepito per indicare la caratteristica dell’alto grado di ramificazione dei processi cellulari (poli, molti; dendron, ramo), in contrapposizione con la linea cellulare alla quale sembrano appartenere, gli oligodendrociti.
La storia recente della ricerca sulle cellule NG2 è stata caratterizzata da continue svolte, con acquisizioni che sembravano certe, e successive smentite o ridefinizione del senso dei risultati ottenuti.
Esperimenti condotti negli anni Ottanta[1] suggerirono la natura di cellule progenitrici gliali bipotenti, in grado di generare sia astrociti che oligodendrociti; ma i tentativi condotti nel decennio successivo per dimostrare in maniera certa in vivo il ruolo di precursori di cellule dell’astroglia fallirono, suggerendo che la differenziazione in elementi diversi dagli oligodendrociti fosse un artefatto delle colture cellulari. Abbandonata l’ipotesi che le cellule positive all’antigene NG2 fossero precursori bipotenti, verso la fine degli anni Novanta si fece strada la convinzione dell’identità di precursori degli oligodendrociti (OPC, da oligodendrocyte precursor cell).
Non si era ancora sopita la controversia sulla natura di precursori gliali bipotenti, quando Kondo e Raff, nel 2000, dimostrarono che polidendrociti provenienti dal nervo ottico di ratto in epoca perinatale, potevano essere riprogrammati in coltura come neuroni. Tale risultato diede il via a numerosi studi che cercarono di stabilire la potenzialità neurogenetica di queste cellule. In particolare, Rivers e colleghi (2008) trovarono una piccola subpopolazione di cellule Pdgfra positive nella corteccia piriforme, in grado di generare elementi cellulari con una morfologia microscopica simile a quella di neuroni di proiezione. Guo e colleghi nel 2010 fecero un simile rilievo in topi PLP-creER. Nello stesso periodo, altri ricercatori non sono stati in grado di ripetere questi risultati (Kang e colleghi, 2010; Zhu e colleghi, 2008, 2011). Allora sono state condotte indagini accurate mediante Pdgfra-creER, che non hanno fatto rilevare numeri indicativi di una progenie neurale polidendrocitica (Tripathi e colleghi, 2010; Zawadzka e colleghi, 2010); pertanto oggi, la maggior parte dei ricercatori impegnati in questo campo, ritiene che in condizioni fisiologiche i polidendrociti non contribuiscono affatto alla neurogenesi (Richardson e colleghi, 2011), e tale convinzione è proposta, come una certezza, quale titolo di un paragrafo di Neuroglia di Kettenmann e Ransom (Akiko Nishiyama, 2013)[2].
Intanto, mentre il collegamento esclusivo all’oligodendroglia era ritenuto da molti ricercatori un approdo finale e sicuro dopo una lunga e difficile traversata disseminata di imprevisti, gli studi di fate mapping delle cellule NG2 dimostravano che una sub-popolazione di polidendrociti del cervello embrionale genera astrociti. Questa frazione di cellule NG2 ha sede nel proencefalo ventrale e genera il 40% degli astrociti protoplasmatici di quella regione; nulla di simile si verifica nella sostanza bianca o nel proencefalo dorsale e, naturalmente, mai dopo la nascita (Zhu e colleghi, 2008, 2011).
Si spera che questo breve excursus possa aver fornito elementi sufficienti per consentire anche al lettore che non abbia seguito il progredire di questo ambito di studi, di rapportare al quadro generale della ricerca sulle cellule NG2 i risultati ottenuti da Sun con Tsoa e colleghi. Consideriamo ora, qui di seguito, i contenuti dello studio, cominciando da una necessaria osservazione metodologica.
La strategia per tracciare le linee cellulari CRE/LoxP è stata efficacemente applicata per etichettare le progenie derivate da specifici progenitori in differenti organismi modello. Si tratta di un approccio di grande utilità, che si è rivelato particolarmente efficiente nell’etichettare cellule accomunate dall’espressione di un marker specifico; tuttavia, presenta un limite che in alcuni casi finisce per ridurre drasticamente la portata dei risultati: non rende conto dell’eterogeneità, talvolta notevole, di popolazioni cellulari che condividono il marker cellulare adottato per l’identificazione. Per superare questo limite, Rosemarie Tsoa e gli altri collaboratori di Sun hanno combinato la strategia CRE/LoxP con il metodo della Bromodeossiuridina per l’analisi della data di nascita delle cellule (BrdU birth-dating analysis), al fine di separare le popolazioni di progenitori esprimenti NG2 e riconoscere in base all’origine spaziale (sede anatomica) e temporale (epoca della nascita) le linee derivate dai progenitori studiati.
Come abbiamo più sopra anticipato, i risultati degli studi volti a stabilire l’esatta composizione in linee cellulari dei progenitori esprimenti NG2 nel proencefalo, sono di difficile e controversa interpretazione. A fronte di una incontrovertibile documentazione della natura eterogenea delle cellule NG2 post-natali, le NG2 presenti nell’embrione in via di sviluppo hanno fatto registrare dati scarsamente comprensibili, pertanto la chiarezza di quanto emerso dalla combinazione delle due metodologie appare impressionante.
I progenitori precoci di origine ventrale, identificati in base al giorno di sviluppo embrionario in cui sono nati, ed esattamente prima del 16.5 Ed (embryonic day), migrano tangenzialmente fuori dell’eminenza gangliare mediana e danno origine a cellule nervose riconoscibili come interneuroni degli strati profondi della regione dorsale della corteccia cerebrale.
In contrasto, la maggioranza degli oligodendrociti in grado di fornire rivestimento mielinico, trovati sia nella sostanza bianca telencefalica che nella materia grigia della corteccia cerebrale, originavano da progenitori NG2 che avevano per territorio di origine la zona subventricolare e, per coordinata temporale, l’epoca neonatale.
I dati di tracciatura delle linee cellulari emersi da questo studio, riflettono la natura eterogenea delle popolazioni di progenitori esprimenti l’antigene integrale di membrana NG2, e definiscono il rapporto fra la divergenza fra linee cellulari e l’origine spaziotemporale. Andando oltre i tipici studi di tracciatura della linea cellulare degli elementi NG2+, basati sul costaining dei markers identificativi della linea, lo studio riguarda l’origine dell’eterogeneità e le sue implicazioni circa le potenzialità in termini di differenziazione dei progenitori NG2.
L’autrice della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza, e invita alla
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