In quella che potrebbe essere una delle scoperte più significative sulle malattie neurodegenerative, alcuni ricercatori hanno stabilito che le cellule del cervello, chiamate astrociti, contribuiscono nell’uccidere i neuroni e le cellule oligodendrocitiche che formano la mielina, e quindi potrebbero guidare l’insorgenza delle malattie neurodegenerative come la sclerosi multipla (SM).

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Gli esperimenti identificano un tipo aggressivo di astrociti, il quale è in grado di uccidere le cellule secernendo un fattore non ancora identificato. I ricercatori stanno lavorando per identificare la molecola secreta, nonché per determinare come fermare gli astrociti “buoni”, impedendo loro di diventare “cattivi”. Fare ciò potrebbe aiutarli ad interferire con la neurodegenerazione che si verifica nella Sclerosi Multipla e in altre condizioni simili.

Lo studio che spiega tale scoperta, dal titolo “Neurotoxic reactive astrocytes are induced by activated microglia,” ovvero “Gli astrociti reattivi neurotossici sono indotti da microglia attivate,” è stato pubblicato lo scorso 18 Gennaio sulla prestigiosa rivista scientifica Nature. Ben Barres, MD, PhD, ricercatore senior dello studio, ha affermato in un comunicato stampa:

“Abbiamo imparato che gli astrociti non sono sempre i buoni. “Una versione aberrante di loro diventa sospettosamente abbondante in tutti i posti sbagliati nei campioni di tessuto cerebrale analizzati provenienti da pazienti con lesioni cerebrali e disturbi neurologici importanti dal morbo di Alzheimer e di Parkinson alla sclerosi multipla.”

Ben Barres ha definito tale scoperta “la più importante che il mio laboratorio abbia mai fatto.”

Gli astrociti sono cellule particolari costituenti della nevroglia e si trovano nel sistema nervoso centrale. Essi si distinguono in:

  • astrocita fibroso, che si ritrovano nella sostanza bianca e sono dotati di pochi prolungamenti di grande lunghezza;
  • astrocita protoplasmatico, che si trova nella sostanza grigia e che presenta molti prolungamenti ma relativamente corti.

Il loro nome è dovuto al fatto che le ramificazioni che originano dal nucleo li fanno assomigliare a stelle. Nel cervello umano queste cellule sono quattro volte più abbondanti delle cellule nervose (neuroni).

Gli astrociti sono gli agenti chiave nella formazione e nella modulazione dei collegamenti e delle comunicazioni tra i neuroni. In assenza di malattie o lesioni, le cellule vengono indicate come “astrociti a riposo” – un termine alquanto contraddittorio data l’enorme quantità di lavoro che fanno!

In determinate circostanze, gli astrociti possono cambiare il loro aspetto e il loro comportamento, diventando “reattivi.” Le cellule a forma di stella sono state al centro di un sempre crescente interesse del mondo scientifico, e nel 2012, il gruppo di ricerca presso la Stanford University School of Medicine ha scoperto due tipi di astrociti reattivi. Le cellule si formano quando sono esposte a diversi fattori. Quelli che i ricercatori hanno chiamato A1 si sviluppano quando gli astrociti a riposo sono esposti ad elementi che simulano una infezione batterica. Le cellule A2, al contrario, emergono dopo deprivazione di ossigeno nel cervello, il che può verificarsi durante un ictus, per esempio.
Gli astrociti A2 hanno proprietà rigenerative e producono sostanze che supportano la crescita, la salute e la sopravvivenza dei neuroni nei pressi del sito di ictus. Il tipo A1, invece, è quello adibito alla produzione di grandi volumi di sostanze pro-infiammatorie.

Come vengono generati gli A1? E una volta che sono generati, cosa fanno? Il nuovo studio risponde a entrambe le domande. Nell’affrontare la prima domanda, lo studio ha dimostrato che le cellule cerebrali immunitarie, dette microglia, note per attivarsi se esposte a LPS, un componente presente nelle pareti cellulari dei batteri, e nella maggior parte delle lesioni e delle malattie cerebrali, iniziano a emettere fattori pro-infiammatori che cambiano il comportamento degli astrociti.

Infatti, dal momento in cui venne realizzata la scoperta dei due tipi di astrociti, nel 2012, il team di scienziati ha continuato a cercare le modalità di formazione degli astrociti A1 per comprendere anche come questi ultimi agiscono. Grazie ai ricercatori, oggi sappiamo che gli astrociti a riposo si trasformano in astrociti A1 quando un altro tipo di cellula – microglia – viene attivato.

 

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Ben Barres

Le microglia hanno reagito alle già citate LPS, componenti batteriche che i ricercatori hanno utilizzato anche negli esperimenti precedenti. Il team, inoltre, ha analizzato i composti che le microglia hanno rilasciato e ha concluso che un mix di tre fattoriTNF-alfa, IL-1-alfa e C1q – è stato necessario affinchè si formassero le cellule di tipo A1. Ognuna, di per sé, ha un parziale effetto A1-inducente sugli astrociti a riposo. Insieme, esse spingono gli astrociti a riposo in uno stato A1 a tutti gli effetti. I tre mediatori infiammatori sono secreti solo dalle microglia nel cervello, e ciò ha permesso di escludere la possibilità che altre cellule possano essere coinvolte nella formazione delle cellule A1.

Successivamente, i ricercatori hanno esaminato le proprietà degli astrociti A1 utilizzando un modello di cellule nervose formatesi in laboratorio. Le cellule, chiamate cellule gangliari della retina (RGC), prosperano in coltura, solo se sono accompagnate da astrociti. Gli scienziati hanno coltivato RGC di roditori sia con astrociti a riposo che di tipo A1 e hanno contato il numero di sinapsi risultanti. I ricercatori hanno sostituito gli astrociti a riposo con astrociti di tipo A1 e hanno riscontrato che il numero di sinapsi, ovvero di connessioni tra le cellule nervose, è stato drasticamente ridotto, e quelle che si sono formate non hanno funzionato bene.
Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che gli A1 perdono la capacità degli astrociti a riposo di potare le sinapsi non più necessarie o non più funzionali e la cui esistenza continua mina la funzione efficiente del cervello.
La scoperta più vasta poi è nata da un’altra serie di esperimenti. Quando il team di ricerca ha preso in esame il brodo in cui erano state conservate le cellule A1 e ha aggiunto ad esso cellule nervose a concentrazioni crescenti, quasi tutte le cellule gangliari della retina sono morte. La stessa cosa è successa quando sono stati esposti altri tipi di neuroni e oligodendrociti al liquido derivato dalle cellule A1. Ciò ha suggerito che gli astrociti A1 secernono una sostanza che è tossica per i neuroni.

In un altro esperimento, i ricercatori hanno reciso i nervi ottici dei roditori, un atto di solito letale per le RGC, le cui fibre uscenti, chiamate assoni, costituiscono il nervo ottico. Nel sistema nervoso centrale, il taglio degli assoni induce l’intero neurone a morire rapidamente, ma il motivo era misterioso. I ricercatori hanno determinato la causa: gli A1. Essi hanno osservato che questi astrociti reattivi si formano rapidamente dopo che gli assoni sono recisi, ma che, neutralizzando TNF-alfa, IL-1-alfa e C1q con anticorpi su queste tre sostanze, si impedisce la formazione di A1 e la morte delle RGC negli animali

Infine, i ricercatori hanno analizzato campioni di tessuto cerebrale umano di pazienti con Sclerosi Multipla, Alzheimer, Parkinson, Huntington e sclerosi laterale amiotrofica. In ogni caso, hanno osservato un gran numero di A1 raggruppati di preferenza dove la malattia era più attiva. Ad esempio, nei campioni di pazienti di Alzheimer, era di tipo A1 quasi il 60% degli astrociti presenti nella corteccia prefrontale, un’area in cui la malattia prende un grande tributo. Poiché gli A1 sono altamente tossici sia per i neuroni che per gli oligodendrociti, questi risultati implicano con forza che la formazione di A1 contribuisce a guidare la neurodegenerazione in queste malattie.

“Siamo molto entusiasti per la scoperta degli astrociti reattivi neurotossici, perché i nostri risultati implicano che le lesioni acute della retina, cervello e midollo spinale, e le malattie neurodegenerative potrebbero essere tutte molto più altamente curabili di quanto è stato pensato finora”, ha detto Barres.

Fonti

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature21029.html
http://neuropathology-web.org/chapter1/chapter1bAstrocytes.html
https://multiplesclerosisnewstoday.com/2017/01/23/astrocytes-that-turn-bad-kill-brain-cells-in-ms-and-other-neurodegenerative-conditions-study-says/
http://www.alzheimer-riese.it/index.php/contributi-dal-mondo/ricerche/5911-possono-essere-gli-astrociti-quando-alterati-a-portare-alle-neurodegenerazioni

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