CRONACA – Uno studio recentemente pubblicato su Science rivoluziona due decenni di conoscenze sulla comunicazione di segnali tra cellule nervose. Un gruppo di neuroscienziati statunitensi, guidato da Maiken Nedergaard, dimostra infatti che la sinapsi tripartita – un modello da tempo accettato dalla comunità medica, e in cui diverse cellule collaborano per trasmettere i segnali all’interno del sistema nervoso centrale – non esiste nel cervello adulto.
“La nostra scoperta dimostra che il modello a sinapsi tripartita è sbagliato, almeno per quanto riguarda il cervello adulto”, afferma Nedergaard, prima autrice dello studio e condirettrice del Centro medico di neuromedicina dell’Università di Rochester, Stati Uniti.
Il sistema nervoso centrale comprende molti tipi di cellule. Mentre i neuroni tendono ad attirare la maggior parte dell’attenzione dei ricercatori, soltanto recentemente ci si è focalizzati sulle funzioni delle altre cellule cerebrali. Oggi si sa, per esempio, che le cellule gliali note come astrociti sono essenziali per mantenere nel cervello un ambiente salutare, grazie alla funzione che svolgono di rimozione dei prodotti di scarto.
Forse, però, nel caso della trasmissione neuronale di segnali, il ruolo degli astrociti è stato esagerato. I neuroni sono connessi tra loro attraverso gli assoni, delle “braccia” che si estendono a partire della parte centrale della cellula. La comunicazione tra neuroni vicini avviene quando gli assoni incontrano altre cellule nervose, dando vita a una sinapsi: è in quel punto che la carica elettrica stimola il rilascio di agenti chimici – detti neurotrasmettitori – da parte della cellula. Questi, successivamente, vengono “letti” dai recettori sulla superficie della cellula opposta. Le due cellule non entrano in contatto, sicché i messaggi chimici devono attraversare un’apertura nella sinapsi. Lo spazio attorno a questa apertura è isolato dagli astrociti.
Secondo il modello della sinapsi tripartita, si riteneva che sia gli astrociti sia i neuroni avessero un ruolo nella “conversazione” tra le cellule. Questa assunzione era in gran parte basata su modelli animali che mostravano recettori e neurotrasmettitori attivi non solo tra le cellule nervose ma anche tra queste e i vicini astrociti. Nello specifico, si è visto che un recettore chiave per la trasmissione dei segnali è presente e attivo negli astrociti alla sinapsi. Si è anche osservato che quando questo recettore veniva attivato, gli astrociti rilasciavano trasmettitori chimici, che erano poi a loro volta letti dalle cellule nervose. Questo risultato ha portato alla conclusione che gli astrociti debbano in qualche modo modulare il processo di segnalazione tra le cellule nervose.
Mentre questo modello è stato considerato valido per decenni, gli scienziati sono rimasti a lungo frustrati dall’incapacità di influenzare questo processo in modo farmacologico. “Se questo concetto fosse corretto, a quest’ora avremmo già dei trial clinici”, continua Nedergaard. “E invece non ne abbiamo, nonostante lavorino in questo campo molti laboratori da più di vent’anni: questo ci dice che ci dev’essere un errore da qualche parte”.
Uno degli ostacoli a una maggiore comprensione dei precisi meccanismi che rendono possibile la trasmissione neuronale dei segnali è stata l’incapacità di osservare l’attività del cervello di roditori adulti. Il modello a sinapsi tripartita è stato basato, in parte, sullo studio dell’attività nel cervello di roditori molto giovani; quelli adulti non potrebbero essere studiati in modo analogo, perché le sinapsi morirebbero prima di poter essere analizzate completamente. Questo problema ha portato, in ultima analisi, alla presunzione che il processo di segnalazione a cui si assisteva nei cervelli giovani si ritrovasse anche negli adulti.
Collaborando con ricercatori dell’Istituto di ottica dell’Università di Rochester, Nedergaard e il suo gruppo hanno sviluppo un particolare microscopio, che permette di osservare l’attività delle cellule gliali nel cervello in vivo. Usando questo metodo e analizzando l’espressione genica e proteica nel cervello, i ricercatori hanno scoperto che il recettore chiave sparisce in gran parte nelle cellule gliali dei topi adulti: ciò significa che queste cellule non rispondono direttamente alle segnalazioni neurali sinaptiche, e quest’ultima considerazione mette in questione i concetti su cui si basa la maggior parte della ricerca attuale nel campo.
“Il processo della trasmissione neurone-cellula gliale, com’è concepito dal modello a sinapsi tripartita, appare a questo punto solo una visione semplicistica del percorso fatto del segnale, che “insegnerebbe” alla sinapsi come comportarsi”, conclude la neuroscienziata. “Una volta che il cervello matura, il processo non è più valido”.
