FOXP1 E HOX PER VARIETA’ E INNERVAZIONE DEI MOTONEURONI

 

 

I sistemi motori, ossia insiemi cellulari in grado di trasformare segnali nervosi in azioni muscolari, costituiscono intricate reti neuroniche disposte ed organizzate con elevata precisione durante lo sviluppo. I motoneuroni, originati da un singolo pool, si differenziano in centinaia di sotto-tipi caratterizzati dalla loro posizione nel nevrasse e dallo specifico schema di connessioni (pattern of connectivity); nonostante i numerosi studi condotti, si sa ancora poco circa l’origine di un grado così elevato di specificità e di organizzazione per una varietà citologica tanto estesa. Due recenti lavori indicano l’importanza della Forkhead Protein 1 (FoxP1)[1] nello specificare l’identità delle colonne motorie sensibili ad Hox (Dasen J. S., et al., Hox repertoires for motor neuron diversity and connectivity gated by a single accessory factor, FoxP1. Cell 134, 304-316, 2008; Rousso D. L., et al., Coordinated action of the forkhead protein FoxP1 and Hox proteins in the columnar organization of spinal motor neurons. Neuron 59, 226-240, 2008).

Nel midollo spinale i motoneuroni sono organizzati in colonne, ulteriormente suddivise in pool motori che innervano i singoli muscoli. E’ noto che una grande famiglia di fattori di trascrizione Hox è implicata nella specificazione delle identità dei neuroni nella colonna motoria pregangliare (preganglionic motor column, PGC) e nella colonna motoria laterale (lateral motor column, LMC), ma poiché molte classi di motoneuroni esprimono lo stesso pattern di proteine Hox, si ritiene che intervengano altri fattori per restringere le azioni di differenti tipi di proteine Hox in differenti sub-tipi di motoneuroni.

La sperimentazione di entrambi i gruppi ha dimostrato che FOXP1 è espresso nei motoneuroni di entrambe le colonne, PGC ed LMC. Poiché l’attività di Hox è richiesta per questa espressione, i ricercatori hanno supposto che FOXP1 abbia un ruolo nella specificazione dell’identità delle colonne motorie sensibili a Hox. Per mettere alla prova questa ipotesi, entrambi i gruppi hanno generato topi transgenici iper-esprimenti FOXP1 nei neuroni motori. In questi animali si è rilevato che, in rapporto al livello di espressione di FOXP1, si espandevano i domini di espressione dei markers di LMG e PGC nel midollo spinale. Coerentemente con questa osservazione, nei topi Foxp1-/- si è rilevata la riduzione dell’area occupata dai neuroni LMC e PGC ed un incremento del numero dei neuroni che normalmente innervano i muscoli ipoassiali. Ricordiamo che nell’uomo i muscoli epiassiali sono estensori della testa e della colonna vertebrale, mentre gli ipoassiali includono i muscoli prevertebrali del collo, gli intercostali e i muscoli della parete addominale anteriore, ossia gruppi muscolari che nel loro insieme flettono il collo e il tronco. Per inciso notiamo che in uno dei due lavori si fa riferimento a queste cellule nervose come hypaxial motor column (HMC) e nell’altro come median motor column (MMC).

Le osservazioni dei gruppi di Dasen e Rousso suggeriscono, dunque, che FOXP1 abbia un ruolo cruciale nell’indurre i motoneuroni a differenziarsi in elementi di LMC o PGC.

Ciò rilevato, i ricercatori hanno rivolto la propria attenzione agli effetti della perdita di Foxp1 sulle proiezioni degli assoni dei motoneuroni spinali.

Nonostante la perdita dei neuroni del nucleo midollare LMC, che innervano i muscoli degli arti, negli embrioni dei topi Foxp1-/- le proiezioni apparivano quasi normali. Questo riscontro sorprendente ha suggerito uno studio specifico dei patterns di proiezione dei motoneuroni mutanti.

In condizioni naturali, i neuroni della parte mediale di LMC, che esprimono il fattore di trascrizione ISL1, innervano la porzione ventrale dell’arto, mentre i neuroni della parte laterale di LMC, che esprimono LHX1, innervano la porzione dorsale dell’arto.

Nei neuroni mutanti, questa precisa organizzazione somatotopica andava perduta e l’identità molecolare delle cellule nervose che proiettavano agli arti risultava anomala, con la scomparsa di molti markers di identità del pool motorio di LMC. Tali rilievi indicano una perdita della fine coordinazione del processo che consente l’innervazione specifica da parte di questi assoni.

In conclusione, i dati e le evidenze di questi due lavori forniscono indicazioni sui meccanismi alla base della specificità dell’innervazione muscolare e consentono di dedurre che, nelle colonne spinali Hox-dipendenti, FOXP1 ha un ruolo cruciale nello stabilire la diversità fenotipica dei motoneuroni.

 

L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Floriani per la correzione della bozza.

 

Diane Richmond

BM&L-Settembre 2008

www.brainmindlife.org

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

 

 



[1] Per qualche dato introduttivo sulle proteine FOXP si può consultare FOXP2 E LA PAROLA.