Come generare nuovi neuroni nel cervello

 

Scoperto un meccanismo metabolico attraverso il quale le cellule staminali neuronali adulte possono emergere dal loro stato dormiente e diventare attive.

 

Alcune aree del cervello adulto contengono cellule staminali neurali quiescenti, o dormienti, che possono potenzialmente essere riattivate per formare nuovi neuroni.

Tuttavia, il passaggio dalla quiescenza alla proliferazione è ancora poco compreso. Un team guidato da scienziati delle Università di Ginevra (UNIGE) e Losanna (UNIL) ha scoperto l’importanza del metabolismo cellulare in questo processo e ha identificato come risvegliare queste cellule staminali neurali e riattivarle.

I biologi sono riusciti ad aumentare il numero di nuovi neuroni nel cervello di topi adulti e persino anziani. Questi risultati, promettenti per il trattamento delle malattie neurodegenerative, sono pubblicati sulla rivista Science Advances.

Le cellule staminali hanno la capacità unica di produrre continuamente copie di se stesse e dare origine a cellule differenziate con funzioni più specializzate.

Le cellule staminali neurali (NSC) sono responsabili della costruzione del cervello durante lo sviluppo embrionale, generando tutte le cellule del sistema nervoso centrale, compresi i neuroni.

Sorprendentemente, le NSC persistono in alcune regioni del cervello anche dopo che il cervello è completamente formato e possono creare nuovi neuroni per tutta la vita.

Questo fenomeno biologico, chiamato neurogenesi adulta, è importante per funzioni specifiche come i processi di apprendimento e memoria.

Tuttavia, nel cervello adulto, queste cellule staminali diventano più silenziose o “dormienti” e riducono la loro capacità di rinnovamento e differenziazione. Di conseguenza, la neurogenesi diminuisce significativamente con l’età.

I laboratori di Jean-Claude Martinou, Professore Emerito presso il Dipartimento di Biologia Molecolare e Cellulare presso la Facoltà di Scienze UNIGE, e Marlen Knobloch, Professore Associato presso il Dipartimento di Scienze Biomediche presso la Facoltà di Biologia e Medicina dell’UNIL, hanno scoperto un meccanismo metabolico attraverso il quale le NSC adulte possono emergere dal loro stato dormiente e diventare attive.

“Abbiamo scoperto che i mitocondri, gli organelli che producono energia all’interno delle cellule, sono coinvolti nella regolazione del livello di attivazione delle NSC adulte,” spiega Francesco Petrelli, ricercatore presso l’UNIL e co-primo autore dello studio con Valentina Scandella.

Il trasportatore mitocondriale del piruvato (MPC), un complesso proteico scoperto undici anni fa nel gruppo del professor Martinou, svolge un ruolo particolare in questa regolazione.

La sua attività influenza le opzioni metaboliche che una cellula può utilizzare. Conoscendo le vie metaboliche che distinguono le cellule attive dalle cellule dormienti, gli scienziati possono risvegliare le cellule dormienti modificando il loro metabolismo mitocondriale.

I biologi hanno bloccato l’attività del MPC utilizzando inibitori chimici o generando topi mutanti per il gene Mpc1. Utilizzando questi approcci farmacologici e genetici, gli scienziati sono stati in grado di attivare le NSC dormienti e quindi generare nuovi neuroni nel cervello di topi adulti e persino anziani.

“Con questo lavoro, dimostriamo che il reindirizzamento delle vie metaboliche può influenzare direttamente lo stato di attività delle NSC adulte e di conseguenza il numero di nuovi neuroni generati,” riassume il professor Knobloch, co-autore principale dello studio.

“Questi risultati gettano nuova luce sul ruolo del metabolismo cellulare nella regolazione della neurogenesi. A lungo termine, questi risultati potrebbero portare a potenziali trattamenti per condizioni come la depressione o le malattie neurodegenerative”, conclude Jean-Claude Martinou, co-autore principale dello studio.

Immagine: Knobloch Lab – UNIL