‎I risultati nei topi potrebbero portare a nuove intuizioni e trattamenti per una vasta gamma di malattie cerebrali e neurologiche, dall’epilessia all’Alzheimer.‎

 

 

‎I ricercatori ‎‎della Tufts University School of Medicine‎‎ hanno scoperto una funzione precedentemente sconosciuta eseguita da un tipo di cellula che comprende quasi la metà di tutte le cellule del cervello.‎

‎Questa scoperta nei topi di una nuova funzione da parte di cellule conosciute come astrociti, apre un cammino completamente nuovo per la ricerca neuroscientifica e potrebbe un giorno portare a trattamenti per molti disturb,i che vanno dall’epilessia all’Alzheimer, alle lesioni cerebrali traumatiche.‎

‎Si tratta di come gli astrociti interagiscono con i neuroni, che sono cellule fondamentali del cervello e del sistema nervoso che ricevono input dal mondo esterno. Attraverso un complesso insieme di segnali elettrici e chimici, i neuroni trasmettono informazioni tra diverse aree del cervello e tra il cervello e il resto del sistema nervoso.‎

‎Fino ad ora, gli scienziati credevano che gli astrociti fossero importanti, ma poco coinvolti in questa attività. Gli astrociti guidano la crescita degli assoni, la proiezione lunga e snella di un neurone che conduce gli impulsi elettrici.

Controllano anche i neurotrasmettitori, sostanze chimiche che consentono il trasferimento di segnali elettrici in tutto il cervello e il sistema nervoso. Inoltre, gli astrociti costruiscono la barriera emato-encefalica e reagiscono alle lesioni.‎ ‎Ma non sembravano essere elettricamente attivi come i neuroni più importanti, fino ad ora.‎

‎”L’attività elettrica degli astrociti cambia il modo in cui funzionano i neuroni”, afferma ‎‎Chris Dulla‎‎, professore associato di neuroscienze presso la School of Medicine e ‎‎la Graduate School of Biomedical Sciences‎‎, e autore di un ‎‎articolo pubblicato  da ‎‎Nature Neuroscience‎‎.

“Abbiamo scoperto un nuovo modo in cui due delle cellule più importanti del cervello, astrociti e neuroni, parlano tra loro. Poiché c’è così tanto di sconosciuto su come funziona il cervello, scoprire nuovi processi fondamentali che controllano la funzione cerebrale è la chiave per sviluppare nuovi trattamenti per le malattie neurologiche”.‎

‎Oltre a Dulla e all’autore principale ‎‎Moritz Armbruster‎‎, gli altri autori dello studio includono Saptarnab Naskar, Mary Sommer, Elliot Kim e Philip G. Haydon della Tufts University School of Medicine; Jacqueline P. Garcia del ‎‎programma di biologia cellulare, molecolare e dello sviluppo‎‎ presso la Tufts ‎‎Graduate School of Biomedical Sciences‎‎; e ricercatori di altre istituzioni.‎

‎Per giungere alla scoperta, il team ha utilizzato una nuova tecnologia che consente di vedere e studiare le proprietà elettriche delle interazioni delle cellule cerebrali, che non potevano essere osservate in precedenza.‎

‎”Con questi nuovi strumenti, abbiamo scoperto aspetti completamente nuovi della biologia”, afferma Armbruster, assistente professore di ricerca di neuroscienze presso la School of Medicine. “Man mano che arrivano strumenti migliori, ad esempio nuovi sensori fluorescenti che vengono sviluppati costantemente, otterremo una migliore comprensione di cose a cui non avevamo nemmeno pensato prima”.‎

‎”La nuova tecnologia visualizza l’attività elettrica con la luce”, spiega Dulla. “I neuroni sono molto attivi elettricamente e la nuova tecnologia ci consente di vedere che anche gli astrociti sono elettricamente attivi”.‎

‎Dulla descrive gli astrociti come “assicurandosi che tutto sia soddisfacente nel cervello, e se qualcosa va storto, se c’è una lesione o un’infezione virale, la rilevano, cercano di rispondere e poi cercano di proteggere il cervello dal trauma. Quello che vogliamo fare dopo è determinare come cambiano gli astrociti quando occorrono dei traumi”.‎

‎La comunicazione neurone-neurone avviene attraverso il rilascio di pacchetti di sostanze chimiche chiamate neurotrasmettitori. Gli scienziati sapevano che gli astrociti controllano i neurotrasmettitori, contribuendo a garantire che i neuroni rimangano sani e attivi. Ma il nuovo studio rivela che i neuroni rilasciano anche ioni di potassio, che cambiano l’attività elettrica dell’astrocita e il modo in cui controlla i neurotrasmettitori. ‎

‎”Quindi il neurone sta controllando ciò che l’astrocita sta facendo, e stanno comunicando tra loro. Neuroni e astrociti parlano tra loro in un modo che non è mai stato conosciuto prima “, dice. ‎

‎L’impatto sulla ricerca futura‎ 

‎La scoperta del botta e risposta tra astrocita-neurone solleva numerose domande su come funzionano le interazioni nelle patologie cerebrali e nello sviluppo dell’apprendimento e della memoria. “Ci fa ripensare a tutto ciò che fanno gli astrociti e a come il fatto che gli astrociti siano elettricamente attivi possa influenzare una vasta gamma di malattie neurologiche”, dice.‎

‎Ad esempio, nella malattia di Alzheimer, gli astrociti non controllano i neurotrasmettitori, anche se questo è il loro lavoro fondamentale, spiega Dulla. Problemi simili si verificano con lesioni cerebrali traumatiche ed epilessia. Per anni gli scienziati hanno pensato che forse il problema è causato dall’assenza di una proteina o da una mutazione che fa sì che una proteina non funzioni.‎

‎”L’accumulo di potassio extracellulare nel cervello, è stato ipotizzato contribuire all’epilessia e alle patologie emicraniche”, afferma Armbruster. “Questo nuovo studio ci dà una migliore comprensione di come gli astrociti eliminano questo accumulo e aiutano a mantenere un equilibrio”.‎

‎I ricercatori stanno ora esaminando i farmaci esistenti per vedere se possono manipolare le interazioni neurone-astrocita.

‎La nuova tecnologia utilizzata per fare questa scoperta non solo apre nuovi modi di pensare all’attività degli astrociti, ma fornisce anche nuovi approcci per l’attività di imaging attraverso il cervello. Prima d’ora, non c’era modo di visualizzare l’attività del potassio nel cervello, ad esempio, o studiare come il potassio è coinvolto nel sonno, nel metabolismo o in lesioni e infezioni nel cervello.‎

‎”Stiamo dando questi strumenti ad altri laboratori in modo che possano utilizzare gli stessi test e tecniche per studiare le domande a cui sono interessati”, dice. “Gli scienziati stanno ottenendo gli strumenti per studiare il mal di testa, la respirazione, i disturbi dello sviluppo e una vasta gamma di diverse malattie neurologiche”.‎

 

 

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