Rivelato il
controllo colinergico della neurogenesi adulta
DIANE RICHMOND
NOTE E NOTIZIE - Anno XXI – 12 ottobre 2024.
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 è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione
Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
Dalla scoperta della neurogenesi nel cervello
adulto, la ricerca sui processi e i meccanismi della sua regolazione, dopo
un inizio molto promettente, ha segnato il passo, e numerosi interrogativi sono
rimasti senza risposta. Circa trent’anni fa si era sperato che, integrando i
dati sui geni che controllano la produzione di nuovi neuroni con tutte le
informazioni derivanti dagli studi sui roditori che stavano definendo tanti
aspetti del fenomeno, si sarebbe presto approdati alla possibilità di sfruttare
terapeuticamente la produzione di nuovi neuroni per la riparazione dei danni
patologici focali. La realtà biologica si è invece rivelata più complessa, e
questo campo di indagine non è più stato seguito con l’entusiasmo degli inizi
e, soprattutto, non è più stato supportato da adeguati finanziamenti. Recentemente
si sta assistendo ad un ritorno di interesse, parallelamente al compimento di
nuovi, piccoli ma significativi, passi in avanti.
Le cellule staminali neurali radiali (rNSC) nel giro dentato (DG) dell’ippocampo del
cervello adulto possono proliferare e generare nuovi neuroni, nati nell’adulto
durante tutta la vita, che sono particolarmente studiati per il loro contributo
alla formazione di nuove memorie e nuovi apprendimenti[1].
La regolazione del processo di neurogenesi del DG
ippocampale da parte di vari circuiti neuronici è oggetto di intensi studi. Ze-Ka Chen e colleghi hanno indagato con successo i
circuiti che vanno dai nuclei del setto al giro dentato dell’ippocampo, cioè i circuiti
setto-DG, scoprendo il modo in cui supportano la funzione neurogenica e morfogenica delle rNSC.
(Chen
Ze-Ka et al., Septo-dentate gyrus cholinergic circuits modulate function
and morphogenesis of adult neural stem cells through granule cell intermediaries.
Proceedings of the National
Academy of Sciences USA – Epub ahead
of print doi: 10.1073/pnas.2405117121,
2024).
La provenienza degli autori
è la seguente: Department of Pharmacology, University
of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC (USA); Neuroscience Center, University
of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC (USA); Neuroscience Curriculum,
University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC (USA); Department
of Neuroscience and Mahoney Institute for Neuroscience, Perelman School of
Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA (USA); Department of
Oral Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA (USA); Department
of Genetics, University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC (USA);
Department of Developmental Disabilities, University of North Carolina at
Chapel Hill, Chapel Hill, NC (USA).
Ze-Ka Chen e colleghi hanno scoperto il modo in cui i
circuiti colinergici tesi tra setto e giro dentato orchestrano le cellule
chiave delle nicchie KNC (key niche cells) a
sostegno della funzione neurogenetica e morfogenetica delle rNSC.
I ricercatori, impiegando il sequenziamento di RNA da singolo nucleo, hanno
identificato cambiamenti trascrizionali cellula-specifici nel DG adulto in
risposta all’attività del circuito colinergico. Questo studio, che qui di
seguito esaminiamo più in dettaglio, ha colmato una lacuna persistente da lungo
tempo nella comprensione dei meccanismi combinati, di circuito e molecolari,
sottostanti la regolazione attività-dipendente dei nuovi neuroni.
La conoscenza alla base del progetto sperimentale
del lavoro qui recensito è una nozione comprovata sperimentalmente in modo
inequivocabile: nel proencefalo basale i neuroni colinergici
hanno un ruolo cruciale nel regolare la neurogenesi ippocampale adulta.
Qui di passaggio ricordiamo che le tre sedi elettive di neurogenesi
nel cervello adulto sono la parete ventricolare, il bulbo olfattivo e il giro
dentato dell’ippocampo.
Come si è già accennato, poco si sapeva fino ad oggi
del ruolo dei circuiti e dei meccanismi molecolari della regolazione
colinergica; in particolare, si ignorano gli stadi iniziali del processo,
ossia quelli relativi al modo in cui si passa dalle rNSC
quiescenti allo sviluppo di una progenie di cellule neonate della
linea neurale. Proprio l’indagine su questi stadi iniziali ha costituito l’oggetto
privilegiato del lavoro di Chen e colleghi.
Il circuito che va dalla benderella diagonale di Broca
(DB) fino alle nicchie neurogeniche del giro dentato (DG) dell’ippocampo,
con assoni che formano sinapsi rilascianti acetilcolina, è stato stimolato
sperimentalmente dai ricercatori, che hanno valutato gli effetti della
stimolazione: 1) promuoveva la proliferazione cellulare; 2) promuoveva lo
sviluppo morfologico delle rNSC; 3) conseguentemente risultava
aumentato il pool di cellule staminali/progenitrici e rNSC con processi radiali aumentati di lunghezza e teste
più grandi.
Lo studio ha poi rilevato e dimostrato l’importanza
delle cellule a granulo, che sono richieste e necessarie per la modulazione
della proliferazione e della morfogenesi delle rNSC
dipendenti dal circuito colinergico DB-DG.
Come si è già accennato, il sequenziamento di RNA da
singolo nucleo di DG ha rivelato cambiamenti trascrizionali specifici
per tipo cellulare in risposta alla stimolazione del circuito colinergico, con le
cellule a granulo (tra tutte le cellule delle nicchie del giro dentato)
caratterizzate dai più vistosi ed estesi cambiamenti trascrizionali.
Nell’insieme, i risultati emersi da questo lavoro
gettano luce su come i circuiti colinergici costituiti dai neuroni della
benderella diagonale di Broca in sinapsi con le cellule del giro dentato,
orchestrano le componenti-chiave delle nicchie per supportare neurogenesi e
morfogenesi delle rNSC al livello molecolare e di
circuito.
L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e
invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del
sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Diane Richmond
BM&L-12 ottobre 2024
________________________________________________________________________________
La Società Nazionale di Neuroscienze
BM&L-Italia, affiliata alla International Society of Neuroscience, è registrata
presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio Firenze 1, in data 16 gennaio
2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica e culturale
non-profit.
[1]
I nuovi neuroni prodotti
nel giro dentato sopravvivono e formano connessioni sinaptiche, venendo
integrati nei circuiti di apprendimento; ma, se il cervello rimane inattivo, a
poche ore dalla nascita vanno incontro ad apoptosi. Pertanto, in riabilitazione
cognitiva, per ricevere l’apporto delle nuove cellule nervose, si stabilisce un
regime di attività intensa e di frequenti stimoli cognitivi nel corso della
giornata, così da evitare che le cellule neo-prodotte nel DG si perdano.