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?