SMENTENDO DATI RECENTI
IL PRO-BDNF RISULTA SECRETO DAI NEURONI
Un’ipotesi suffragata da molte evidenze sperimentali sostiene che il precursore del BDNF (brain derived neurotrophic factor), ossia il proBDNF, possa direttamente agire sulla sopravvivenza e sulle funzioni dei neuroni. Su questa base sono stati avviati numerosi studi, fra i quali appaiono di notevole rilievo quelli volti a stabilire se il proBDNF sia secreto dalle cellule nervose e, in caso di conferma sperimentale, in quali circostanze e per quali fini funzionali tale secrezione avvenga. A questi interrogativi sembrava essere venuta una risposta conclusiva da uno studio recente di Matsumoto e collaboratori, che ha dimostrato in neuroni in coltura l’esistenza di un efficiente clivaggio intracellulare del precursore, con produzione del BDNF maturo.
Per dubbi su questioni tecniche relative alle condizioni sperimentali, l’autrice di questa nota aveva scelto di non recensire subito l’articolo di Matsumoto, anche se già molti sostenevano che in tale lavoro era stata scritta una parola definitiva sulla questione: il precursore del fattore neurotrofico derivato dal cervello non sarebbe secreto in quanto tale. La scelta di una prudente attesa si è rivelata opportuna, perché sono stati pubblicati due nuovi studi che presentano inconfutabili evidenze di secrezione del precursore da parte delle cellule nervose, e forniscono elementi sui possibili meccanismi che regolano tale processo.
Il primo dei due studi è stato condotto da Yang e colleghi del Department of Medicine del Weill Cornell Medical College di New York (Yang J., et al. Neuronal release of proBDNF. Nature Neuroscience 12 (2), 113-115, 2009).
Come è noto, il clivaggio del prodominio del proBDNF porta alla formazione del BDNF, un polipeptide con recettori diversi ed effetti opposti sulla sopravvivenza neuronica e sull’attività sinaptica di quelli del suo precursore. Questi ruoli antipodici rendono cruciale la conoscenza dei relativi livelli delle due molecole per comprenderne la fisiologia. Yang e i suoi colleghi hanno affrontato il problema coltivando neuroni ippocampali di topi transgenici nei quali fattore e precursore erano contrassegnati con un epitopo emoagglutininico (HA). Impiegando l’immunoprecipitazione delle proteine del mezzo extracellulare e l’immunoblotting con anticorpi anti-HA, i ricercatori hanno rilevato che sia il BDNF che il proBDNF erano secreti dai neuroni.
Il prosieguo della sperimentazione ha mostrato che i livelli di proBDNF sono regolati dinamicamente nell’ippocampo, e sono più alti durante il periodo della proiezione degli assoni e della formazione delle sinapsi.
I risultati dello studio, nel loro complesso, suggeriscono l’esistenza di meccanismi -oltre l’espressione locale di p75 e TrkB- che regolano i livelli relativi di proBDNF e BDNF secreti nelle varie condizioni fisiologiche. Questa possibilità è stata posta al vaglio sperimentale dal secondo dei due studi qui recensiti (Nagappan G., et al. Control of extracellular cleavage of proBDNF by high frequency neuronal activity. Proceedings of the National Academy of Science USA 106, 1267-1272, 2009).
Nagappan e i suoi colleghi della Section on Neural Development and Plasticity, National Institute of Child Health and Human Development, National Intitutes of Health (NIH), usando anticorpi specifici per il fattore neurotrofico e il suo precursore, e una forma di proBDNF con epitopo HA, hanno rilevato che la stimolazione elettrica a varie frequenze di neuroni in coltura provenienti dall’ippocampo, faceva variare la proporzione delle due proteine nel medium. In particolare, la stimolazione di alta frequenza (HFS) determinava l’innalzamento dei livelli di BDNF, mentre la stimolazione di bassa frequenza (LFS) aumentava la quota di proBDNF.
Questi risultati suggeriscono che la HFS attiva la conversione extracellulare in BDNF del proBDNF secreto; un processo regolato da proteasi quali l’attivatore tessutale del plasminogeno (tPA).
Infatti, i ricercatori hanno rilevato che la HFS induceva la secrezione di tPA. E, negli esperimenti di verifica con topi mancanti di questo attivatore del plasminogeno, è emerso che la HFS non poteva più indurre l’aumento relativo della quota di BDNF rispetto al proBDNF.
I due studi, presi insieme, sembrano risolvere i dubbi sull’esistenza della secrezione del precursore, anzi suggeriscono un plausibile meccanismo mediante il quale le rispettive quote delle due proteine nell’ambiente extracellulare possono essere dinamicamente regolate. D’altra parte, la differenza fra i risultati ottenuti dal gruppo di Matsumoto e quelli dei due studi recensiti, si possono ben spiegare in base a differenze sperimentali, come le condizioni di coltura e gli inibitori delle proteasi impiegati.
Naturalmente
per ogni approfondimento e valutazione dei risultati si rimanda ai lavori originali
che possono essere confrontati con Matsumoto T., et al. Byosinthesis and processing of
endogenous BDNF: CNS neurons store and secrete BDNF, not pro-BDNF. Nature Neuroscience 11, 131-133,
2008. L’autrice della
nota ringrazia la dottoressa Floriani per la correzione della bozza.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]