MIELINA: SVILUPPO E
MATURAZIONE
Nel corso della riunione per l’avvio di un lavoro di revisione bibliografica sullo sviluppo della mielina da parte del gruppo strutturale di BM&L che studia la glia, il professore Giovanni Rossi ha svolto una relazione dal titolo: “Aspetti evolutivi e metabolici della mielina”. Qui di seguito ne proponiamo i punti salienti.
1. Il progresso evolutivo della mielinizzazione varia al variare delle aree del sistema nervoso e delle specie animali considerate. Durante la maturazione del Sistema Nervoso (SN) si mielinizzano per prime alcune porzioni del Sistema Nervoso Periferico (SNP). In ogni area del SN si rinvengono piccoli assoni che non acquisteranno mai un rivestimento mielinico. In generale, le grandi vie nervose divengono mieliniche prima di maturare del tutto la propria funzionalità. Un’osservazione rilevante riguarda il rapporto fra i tempi della maturazione mielinica e psiconeuromotoria nelle varie specie: i ratti e numerosi altri animali che si costruiscono la tana, sono pressoché inetti alla nascita e, parallelamente, la maturazione mielinica avviene prevalentemente nel periodo post-natale; al contrario, equini, bovini ed ovini, che sono capaci di locomozione autonoma poco dopo la nascita, hanno già un grande sviluppo della mielina nel Sistema Nervoso Centrale (SNC) al termine della gestazione.
2. La sintesi dei componenti della mielina è molto rapida durante la deposizione della mielina. Lo sviluppo del sistema nervoso è caratterizzato da vari periodi sovrapposti, ciascuno definito da un evento principale nell’accrescimento e nella maturazione strutturale. Nel ratto, il cui SNC va incontro ad un considerevole sviluppo post-natale, al X giorno si rileva il tasso più elevato di proliferazione cellulare e segnatamente di precursori oligodendrogliali. L’encefalo di ratto comincia a formare mielina all’incirca dal X al XII giorno di vita. Il massimo tasso di accumulo di mielina nel ratto si verifica intorno ai 20 giorni di età, ma il processo continua durante la vita adulta, sia pure con un andamento progressivamente decrescente. Durante il periodo di massima mielinizzazione, la biogenesi di membrane da parte degli oligodendrociti assume proporzioni ragguardevoli. Nel ratto di 20 giorni la quota di deposizione di mielina raggiunge 3,5 mg/die. Una stima approssimativa, basata sul numero degli oligodendrociti e sulla quantità di mielina depositata, indica che queste cellule producono ogni giorno una quantità di membrana mielinica pari a tre volte il peso del loro corpo cellulare. Questo rapidissimo processo di sintesi mielinica, nelle fasi precoci dello sviluppo, è stato biochimicamente dimostrato dalla rapida incorporazione di precursori radioattivi nella mielina e dal notevole incremento degli enzimi implicati nella sintesi dei componenti mielinici.
3. Lo smistamento e il trasporto di lipidi e proteine ha luogo durante l’assemblaggio della mielina. Una volta sintetizzati, i componenti della mielina devo essere assemblati per formare le membrane che costituiscono le guaine mieliniche. La biogenesi di questo rivestimento è uno straordinario processo di formazione e modellamento di membrane. Nel SNC richiede l’avvolgimento a spirale di numerosi processi oligodendrogliali intorno agli assoni e la loro stretta stratificazione per formare la mielina compatta. Inoltre, si verifica un processo di modellamento ulteriore in corrispondenza dei domini specializzati di membrana, con una diversa composizione all’interno ed all’esterno dei foglietti, e in corrispondenza delle giunzioni paranodali glia-assoni. Le due maggiori proteine della glia compatta, PLP ed MBP, entrano nella costituzione della mielina con due percorsi diversi. PLP è sintetizzata nel corpo cellulare sui polisomi legati alle membrane ed è trasportata in vescicole membranose alla mielina in formazione all’estremità dei processi degli oligodendrociti. Invece, MBP è sintetizzata sui polisomi liberi localizzati in stretta vicinanza della mielina in formazione, alle estreme propaggini delle stesse cellule, dove il suo mRNA è trasportato in granuli ribonucleoproteici da un sistema di traslocazione basato sui microtubuli. Queste differenze nel percorso di ingresso, si riflettono in diverse cinetiche di incorporazione delle proteine marcate con aminoacidi radioattivi in esperimenti condotti mediante iniezione intracranica o incubazione di sezioni sottili di cervello. La MBP radioattiva è sintetizzata ed integrata nella mielina in pochi minuti, mentre la PLP radioattiva non appare nella mielina se non dopo almeno 45 minuti. Altre proteine che sono selettivamente sintetizzate in regioni specializzate della guaina mielinica, quali le estreme superfici interne ed esterne (MAG e MOG, rispettivamente, costituiscono i migliori esempi) o nelle regioni paranodali (la neurofascina-155), si ritiene siano smistate e trasportate da meccanismi diversi che includono specifici segnali di smistamento. E’ possibile che tali meccanismi siano correlati con quelli che distinguono la porzione baso-laterale dall’apicale di semplici cellule epiteliali polarizzate. Usando un modello sperimentale basato su cellule epiteliali renali di cane (transfected Madin-Darby canine kidney, MDCK) è stato dimostrato che MOG sceglie esclusivamente le membrane basolaterali di MDCK, mentre PLP sceglie solo le apicali. E’ probabile, comunque, che lo smistamento nelle cellule che formano la mielina sia regolato da meccanismi molto più complessi, stante la varietà dei domini di membrana nella guaina mielinica. Alcuni dei lipidi e delle proteine nelle cellule che formano la mielina sono associati con domini, ricchi di proteine associate a colesterolo, glicosfingolipidi e glicofosfatidilinositolo, i quali probabilmente giocano un importante ruolo nel traffico dei componenti di membrana e nei meccanismi di traduzione del segnale implicati nell’assemblaggio della guaina mielinica.
4. La composizione della
mielina cambia durante lo sviluppo.
5. Le mutazioni
spontanee negli animali da esperimento forniscono informazioni circa la
struttura e l’assemblaggio della mielina.
6. I componenti della
mielina mostrano grande eterogeneità nel ricambio metabolico.
Riferimenti
bibliografici.
George
J. Siegel, R. Wayne Albers, Scott T. Brady, Donald L. Price, (editors, Siegel
editor-in-chief) BASIC NEUROCHEMISTRY, Molecular, Cellular, and Medical
Aspects. 7th Edition, American Society for Neurochemistry,
Elsevier Academic Press, Itern. Publ. 2006.
R.
A. Lazzarini, MYELIN BIOLOGY AND DISORDERS. Elsevier Academic Press, San Diego,
CA 2004.
[Il testo completo con l’elenco di tutte le fonti
bibliografiche consultate è a disposizione dei soci che ne facciano richiesta
mediante e-mail all’indirizzo soci@brainmindlife.org]
L’autore della
nota ringrazia il professor Rossi per aver messo a disposizione il testo della
relazione ed averne consentito un riassunto, la cui stringatezza imposta dalle
dimensioni previste per le “Note e Notizie”, fa sicuramente torto alla
ricchezza e alla qualità dello scritto originario.