DENDRITI MUTATI IN
ASSONI IN CIRCUITI ATTIVI
Anche se i terminali sinaptici possono formare giunzioni su ogni segmento del neurone ricevente, nella cellula nervosa si riconoscono due distinti compartimenti citofisiologici, uno dendritico specializzato nella ricezione, l’altro assonico specializzato nella trasmissione; tale differenziazione morfo-funzionale, detta polarità neuronica, assicura efficienza a tutti i processi che regolano e modulano l’attività sinaptica. Da tempo si indaga sui meccanismi che determinano lo stabilirsi di questa ripartizione funzionale e sulla natura irreversibile o reversibile del processo.
Studi condotti in vitro sulla fase in cui comincia a definirsi la polarità, hanno dimostrato che nei neuroni in corso di sviluppo, mediante trans-sezione, si può ottenere l’inversione dell’orientamento con lo scambio di ruolo fra i due compartimenti. Questo risultato ha indotto a chiedersi se nel neurone maturo, che ha stabilito definiti contatti sinaptici in circuiti integrati in una logica funzionale definita, è ancora possibile invertire l’identità di assoni e dendriti. A questo interrogativo ha provato a dare risposta uno studio condotto da Bradke con due collaboratori del Max Planck Institute of Neurobiology (Axonal Growth and Regeneration) di Martinsried in Germania (Gomìs-Ruth S., Wierenga C. J. & Bradke F. Plasticity of polarization: changing dendrites into axons in neurons integrated in neuronal circuits. Current Biology 18, 92-100, 2008).
I ricercatori hanno proceduto lavorando su sezioni organotipiche e su cellule di ippocampo in coltura, nelle quali hanno sottoposto i neuroni maturi ad assotomia prossimale, ossia hanno resecato l’assone a meno di 35 μm dal corpo cellulare. In entrambi i sistemi sperimentali il taglio del neurite determinava la rapida crescita di uno o più dendriti presenti all’altro polo e, dopo 24 ore, Bradke e colleghi hanno potuto verificare che l’identità di questi processi protoplasmatici era mutata, poiché il marker dendritico MAP2 era andato incontro ad una rilevante riduzione nell’espressione, mentre il marker assonico TAU1 appariva iper-espresso.
Dopo soli 5 giorni, la mutata natura dei neuriti neoformati si è pienamente manifestata con la formazione di sinapsi funzionanti e un complessivo ristabilirsi della connettività, come è stato rilevato mediante immunocitochimica e marcatura con FM-64. Le caratteristiche delle giunzioni formate dai dendriti diventati assoni presentavano i caratteri fondamentali delle sinapsi normali: formazioni vescicolari in vari stadi del ciclo e vescicole positive alla Sinapsina-1 nel terminale presinaptico, contrapposte alle aree di densità post-sinaptica positive a PSD-95.
I brevi monconi assonici residuati dal taglio non tendevano alla ricrescita -infatti non è stato osservato allungamento- e si è rilevato che andavano incontro ad una perdita totale dell’identità originaria.
I ricercatori hanno allora sperimentato una sezione dell’assone ad una distanza maggiore dall’area del monticolo assonico e del soma neuronico, ossia oltre i 35 μm (assotomia distale), rilevando fenomeni di ricrescita. Ciò vuol dire che, in questo caso, la cellula è ancora in grado di riconoscere l’identità del neurite e tendere al ripristino della sua funzione. Per spiegare questa differenza fra taglio distale e prossimale, i tre ricercatori hanno ipotizzato un ruolo svolto da un marker del tratto distale dell’assone.
Studi precedenti hanno riconosciuto nella stabilizzazione dei microtubuli il processo-chiave nella specificazione dell’assone in corso di sviluppo, pertanto si è voluto accertare se il marker distale nella cellula nervosa matura non fosse proprio rappresentato da questa caratteristica assunta dal citoscheletro del prolungamento principale del neurone.
La sperimentazione sembra aver dato conferma a questa supposizione, in quanto ha rivelato che la stabilità microtubulare dell’assone distale è molto maggiore di quella dei dendriti e che, sottoponendo queste diramazioni riceventi a stabilizzazione microtubulare farmacologica, si ha la loro conversione in assoni.
In conclusione, i risultati di questo lavoro dimostrano che la polarità rimane reversibile nei neuroni maturi e che la stabilità dei microtubuli riveste un’importanza cruciale per l’identità morfo-funzionale dei prolungamenti neuronici anche nella cellula matura e completamente differenziata. Ulteriori ricerche potranno stabilire se i processi che accrescono la stabilità dei microtubuli possono essere sfruttati per promuovere la rigenerazione neurale nel danno cerebrale.
L’autrice
della nota ringrazia la dottoressa Floriani per la correzione della bozza ed
invita a scorrere l’elenco delle “Note e Notizie” per la recensione di lavori
di argomento connesso.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]