ATTIVITA’ DEI LISOSOMI
NELLO SVILUPPO DEGLI ASSONI
Durante lo sviluppo si verifica un processo di eliminazione di una parte delle sinapsi formate in eccesso e costituenti il repertorio iniziale dal quale l’attività neuronica stessa selezionerà le giunzioni destinate a divenire definitive, assicurando le precise connessioni necessarie alla fisiologia dei circuiti neuronici maturi. Questo processo conosciuto come “potatura” degli assoni (axon pruning) genera detriti cellulari potenzialmente neurotossici, il cui destino è scarsamente noto.
Lichtman e collaboratori del Department of Cellular and Molecular Biology della Harvard University, impiegando un marker funzionale dell’attività lisosomiale, hanno visualizzato la degradazione dei frammenti assonici durante il processo di eliminazione sinaptica (Song J. W., et al. Lysosomal activity associated with developmental axon pruning. Journal of Neuroscience 28, 8993-9001, 2008).
Precedenti studi, in cui era stato evidenziato il neurite di motoneuroni mediante fluorescenza, avevano identificato una traccia di frammenti assonici fluorescenti (assosomi) lasciati sul percorso dall’assone motorio che, nel corso dello sviluppo, si era ritirato dalla giunzione neuromuscolare. Questi assosomi apparivano inglobati nel profilo di cellule di Schwann. Per stabilire se il materiale cellulare proveniente dagli assoni sia funzionalmente incorporato dalle cellule di rivestimento gliale, oppure sia digerito da queste, Lichtman e i suoi collaboratori hanno adoperato una colorazione selettiva in grado di evidenziare gli organuli cellulari acidi, inclusi i lisosomi e gli endosomi tardivi, nei preparati ottenuti dagli espianti nervo-muscolo. L’osservazione microscopica ha mostrato un intenso accumulo di colorante, sia negli assoni in fase di ritiro che intorno alle cellule di Schwann avvolgenti la giunzione.
Questo quadro microscopico suggerisce che il processo di digestione dei frammenti assonici derivanti dall’eliminazione dei collegamenti in eccesso, richieda sia le attività autofagiche che quelle eterofagiche.
Per verificare se le aree in cui si concentrava la colorazione coincidessero con quelle di degradazione del materiale assonico, sono stati condotti altri esperimenti (time-lapse correlato con microscopia elettronica) che hanno confermato la corrispondenza. Nelle prime fasi dello sviluppo, ossia dal quarto giorno post-natale al nono (P4-P9), il colorante si concentrava prevalentemente nei compartimenti endoassonici; da P9 in avanti si assisteva ad un netto cambiamento che mostrava una forte concentrazione dell’indicatore nelle aree circostanti l’assone in ritiro. Questo reperto indica che la degradazione del materiale cellulare comincia nel neurone, ma è completata dalle cellule gliali di rivestimento.
Per verificare l’importanza dei lisosomi nel processo di potatura sinaptica, i ricercatori hanno studiato un modello murino di malattia lisosomiale da accumulo, in cui la funzione degli organuli è ridotta. L’osservazione ha mostrato, in questo caso, un rallentamento nel processo di ritiro dell’assone dalla giunzione, confermando il rilievo dei lisosomi per la potatura neuromuscolare.
Ottenuti questi risultati nel sistema nervoso periferico, i ricercatori hanno voluto esplorare il processo di eliminazione nel sistema nervoso centrale, studiando il cervelletto.
Un aumento dell’attività lisosomiale è stato registrato nello stadio di sviluppo cerebellare in cui si assiste all’eliminazione selettiva delle fibre rampicanti. Mediante colorazione, l’attività lisosomiale è stata evidenziata nella glia di Bergmann che, rivestendo le cellule di Purkinje e le fibre rampicanti, costituisce l’equivalente cerebellare delle cellule di Schwann dei nervi periferici.
Complessivamente, i risultati ottenuti da gruppo di Lichtman dimostrano l’importanza della digestione autofagica ed eterofagica dei residui assonici nel processo di eliminazione selettiva delle giunzioni durante la maturazione del sistema nervoso, sia centrale che periferico, e propongono all’attenzione dei ricercatori la possibilità di impiegare l’attività lisosomiale come indicatore del processo di ritiro assonico durante lo sviluppo.
L’autrice
della nota ringrazia la dottoressa Floriani per la correzione della bozza.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]