SCOPERTE SINAPSI DELLE FIBRE RAMPICANTI CON LA GLIA

 

 

Una delle principali afferenze al Cervelletto è costituita da assoni la cui particolare morfologia è valsa loro il nome di fibre rampicanti. Sebbene questi interessanti neuriti abbiano un posto fra le conoscenze neuro-anatomiche classiche, poco è stato accertato circa il loro ruolo fisiologico. E’ noto che, provenendo dal nucleo olivare inferiore, terminano direttamente con sinapsi sul corpo dei neuroni di Purkinje, le grandi cellule efferenti del Cervelletto.

Un nuovo studio condotto dal gruppo di Lin presso il Dipartimento di Neuroscienze della Johns Hopkins University School of Medicine di Baltimora (Climbing fiber innervation of NG2-expressing glia in the mammalian cerebellum. Neuron 46, 773-785, 2005) ha consentito di scoprire che le fibre rampicanti, inviando collaterali, formano tipiche sinapsi glutammatergiche con un tipo di cellula gliale, la NG2+.

Questa scoperta si inscrive nel quadro di quei risultati della ricerca che, nel giro di pochi anni, hanno definitivamente mutato la concezione del ruolo fisiologico della glia presso  la comunità neuroscientifica internazionale, pertanto è più che mai appropriata, in questo caso, la frase che Volterra e Meldolesi hanno riferito agli astrociti: “La rivoluzione continua”.

Le NG2+, che devono la loro denominazione alla caratteristica espressione del proteoglicano NG2, appartengono alla linea degli oligodendrociti di cui rappresentano dei precursori, ma solo potenziali, in quanto svolgono come tali le loro funzioni nell’encefalo adulto. Nei preparati appaiono diffusamente distribuite nel sistema nervoso centrale e sono presenti tanto nel corso dello sviluppo quanto nella vita adulta. Nella corteccia cerebellare espandono numerosi processi intorno ai dendriti a spalliera dei neuroni di Purkinje. Come la glia di Bergmann (la tipica glia cerebellare) che avvolge le sinapsi eccitatorie sulle cellule di Purkinje, le NG2+ esprimono recettori ionotropici per il glutammato. Ma, mentre la glia di Bergmann esprime siti di captazione per il glutammato e può, perciò, limitarne la diffusione, le NG2+ non esprimono trasportatori per questo aminoacido.

Lin e i suoi colleghi si sono chiesti quale fosse il ruolo di queste cellule. Hanno, perciò, condotto un rilievo elettrofisiologico su sezioni di cervelletto di topo con la tecnica della registrazione dell’attività della cellula intera. Le NG2+, che risultano non eccitabili dai comuni stimoli, rispondevano alle fibre rampicanti con una corrente transitoria in ingresso, mediata da recettori AMPA. La risposta sembrava dovuta al rilascio di glutammato da una sinapsi e non di origine ectopica, perché aveva una cinetica di rapida ascesa e caduta, rimanendo notevolmente stabile con ripetute stimolazioni. Allora gli autori hanno effettuato registrazioni appaiate di neuroni di Purkinje e NG2+, rilevando che una fibra rampicante fornisce inputs ad entrambe le cellule. Gli esperimenti mostrano chiaramente che un neurone di Purkinje riceve una sola fibra rampicante, stabilendo con la cellula olivare di provenienza un rapporto 1 a 1, viceversa le NG2+ ricevono inputs da più fibre rampicanti.

Lin, Nishiyama e Bergles hanno deciso di approfondire la conoscenza morfologica del rapporto fra le fibre provenienti dal nucleo olivare inferiore e le cellule gliali.

L’osservazione ottica dei preparati colorati mostrava le cellule di Purkinje, colorate in blue scuro (anti-calbindin) come imponenti sagome piriformi con il caratteristico albero dendritico a “tronchi” iniziali di grosso calibro e ramificazioni fittissime a spalliera, diffusamente macchiate a spruzzo dal verde fluorescente (anticorpi anti-NG2) impiegato per marcare le cellule NG2+. Questo campo microscopico era attraversato da rare e vistosissime tracce rosse disegnanti ampie linee e piccoli tratteggi strettamente accostati o sovrapposti al verde, corrispondenti alle fibre rampicanti colorate con l’Alexa 488-destrano.

L’osservazione al microscopio elettronico ha mostrato tipiche giunzioni sinaptiche fra terminali delle fibre rampicanti e processi appartenenti alle NG2+, contraddistinti su base fisiologica.

E’ interessante notare che le sinapsi delle fibre rampicanti con le NG2+ non erano avvolte dalla glia di Bergmann, ma l’osservazione ha mostrato processi delle cellule NG2+ in diretta apposizione sulle lamelle gliali di Bergmann.

Il Cervelletto prende parte ad una estesa gamma di funzioni cognitive e motorie, ma non è noto se tutti gli aspetti del controllo esercitato su queste funzioni da parte delle fibre rampicanti si esprimano solo attraverso i neuroni di Purkinje. I risultati di questa ricerca propongono le cellule  NG2+ come candidate al ruolo di coadiutrici dei neuroni cerebellari nella modulazione dei segnali in uscita. Questa funzione è molto più che una semplice ipotesi, perché a queste cellule gliali manca geneticamente la tipica funzione della glia cerebellare, non possedendo trasportatori per assorbire il rilascio ectopico di glutammato e non isolando elettricamente le cellule di Purkinje, per cui l’attività di cellula post-sinaptica sembra una plausibile spiegazione fisiologica della loro esistenza e diffusione.

Sarà interessante e necessario studiare le caratteristiche delle NG2+ negli altri distretti del sistema nervoso per vedere se questa funzione è presente anche altrove. Un altro aspetto interessante è rappresentato dalla rapida segnalazione che intercorre fra i terminali delle fibre rampicanti e queste cellule: è possibile che influenzi il destino di queste cellule progenitrici impedendo loro di evolvere in oligodendrociti? E’ possibile che in qualche modo questa segnalazione influenzi i neuroni circostanti?

 

 

Nicole Cardon & Giuseppe Perrella

BM&L-Settembre 2005

www.brainmindlife.org