La scoperta di un nuovo tipo di cellula scuote le neuroscienze

La scoperta di un nuovo tipo di cellula scuote le neuroscienze

Un recente studio ha rivelato l’esistenza di un sottoinsieme di astrociti con nuove proprietà, capaci di rilasciare glutammato, componente essenziale della comunicazione neurale. Questa scoperta solleva interrogativi sul ruolo tradizionalmente attribuito agli astrociti, che spesso sono visti come semplici cellule di supporto. Le implicazioni sono di ampia portata e offrono nuove prospettive per comprendere le malattie neurodegenerative e sviluppare trattamenti innovativi.

Recentemente, uno studio condotto da neuroscienziati del Dipartimento di Neuroscienze di Base della Facoltà di Biologia e Medicina dell’Università di Losanna (UNIL) e del Centro Wyss di Bioingegneria e Neuroscienze di Ginevra ha fatto luce su un nuovo sottogruppo di microrganismi. Astrociti, cellule del sistema nervoso centrale che finora sono state considerate semplici impalcature. Chiamati “astrociti glutammatergici”, hanno la capacità di rilasciare glutammato, un neurotrasmettitore essenziale per una comunicazione neurale ottimale. Questa scoperta potrebbe approfondire la nostra comprensione della comunicazione neurale e aprire nuove strade per la ricerca sulle malattie neurodegenerative. Lo studio è pubblicato sulla rivista
natura.

metodologia

Per fare questa scoperta, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata scRNA-seq. Questa tecnica è un metodo avanzato che consente l’esame dell’espressione genica a livello di singola cellula. A differenza dei metodi tradizionali che analizzano campioni di tessuto contenenti molte cellule, scRNA-seq offre una risoluzione senza precedenti, rivelando dettagli che potrebbero essere sepolti nei dati raccolti.

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Hanno preso di mira l’area dell’ippocampo del cervello associata alla memoria e all’apprendimento. Utilizzando scRNA-seq, sono stati in grado di identificare 15 gruppi distinti (o cluster) di cellule in base ai loro profili di espressione genica. Ciascun gruppo rappresenta un gruppo di celle con funzioni o caratteristiche simili.

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Identificazione ScRNA-seq e RNAscope HiPlex di una sottopopolazione di astrociti glutammatergici nell’ippocampo murino e umano. © Roberta Di Ceglia et al., 2023

Tra questi gruppi uno in particolare si è distinto dagli altri. Il suo profilo genetico indicava un’attività correlata al glutammato, un neurotrasmettitore essenziale nel cervello. Questa osservazione è stata sorprendente perché fino ad ora gli astrociti erano considerati principalmente cellule di supporto, piuttosto che attori attivi nel trasporto del glutammato. Questa scoperta suggerisce quindi che queste cellule potrebbero avere un ruolo più attivo e complesso nella comunicazione neurale di quanto si pensasse in precedenza.

Astrociti e loro ruolo

Gli astrociti sono un tipo di cellula gliale. Storicamente, queste cellule erano viste come i “lavoratori” del sistema nervoso, fornendo supporto strutturale e nutrizionale ai neuroni, le cellule elettricamente attive nel cervello. Tuttavia, questa visione tradizionale degli astrociti è in fase di revisione con la scoperta di queste cellule “ibride” legate al glutammato.

Così i neuroscienziati hanno cercato di scoprire se queste cellule ibride fossero efficienti, cioè in grado di rilasciare glutammato ad una velocità simile alla velocità di trasmissione sinaptica. Per fare ciò, hanno utilizzato una tecnica di imaging avanzata per visualizzare il glutammato rilasciato dalle vescicole nel tessuto cerebrale dei topi vivi.

Lo spiega in un comunicato dell’UNIL Andrea Volterra, co-direttore dello studio, professore emerito dell’UNIL e professore ospite al Wyss Center. :” Abbiamo identificato un sottoinsieme di astrociti che rispondono a stimoli selettivi con un rapido rilascio di glutammato, che si verifica in regioni spazialmente definite di queste cellule che ricordano le sinapsi. “.

Secrezione di glutammato

Rapido rilascio di glutammato nei punti caldi in un sottogruppo di astrociti dopo stimolazione selettiva di chemocettori o recettori endogeni in situ e in vivo. © Roberta Di Ceglia et al., 2023

Inoltre, questo rilascio di glutammato ha un effetto sulla trasmissione sinaptica e regola i circuiti neuronali. Il gruppo di ricerca è riuscito a dimostrarlo sopprimendo l’espressione delle VGLUT (cellule responsabili del riempimento delle vescicole specifiche per il rilascio di glutammato) da parte delle cellule ibride. Roberta Di Ceglia, autrice principale dello studio e ricercatrice senior presso l’UNIL, afferma: Queste sono le cellule che modulano l’attività dei neuroni: controllano il livello di comunicazione e l’eccitazione dei neuroni Senza questo meccanismo funzionale, lo studio dimostra che il potenziamento a lungo termine (il processo neuronale coinvolto nei meccanismi di memoria) è compromesso e che la memoria dei topi ne risente.

memoria insufficiente

La delezione di VGLUT1 negli astrociti porta a cambiamenti nell’LTP, nella memoria e nei modelli di crisi acute nei circuiti corticali dell’ippocampo. © Roberta Di Ceglia et al., 2023

Implicazioni per le neuroscienze

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Inoltre, la presenza di astrociti glutamatergici nell’uomo rafforza l’idea della loro importanza. Ciò significa che il suo ruolo non si limita a un fenomeno osservato negli animali da laboratorio, ma potrebbe avere implicazioni dirette per comprendere come funziona il cervello umano. Questa scoperta potrebbe portare a nuovi approcci terapeutici per trattare varie condizioni neurologiche, prendendo di mira specificamente questi astrociti glutamatergici.

Infatti, le malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer, il morbo di Parkinson o la sclerosi laterale amiotrofica (morbo di Charcot) sono caratterizzate dal progressivo deterioramento delle cellule nervose. Se gli astrociti glutammatergici sono effettivamente coinvolti nella comunicazione neuronale, ciò significa che potrebbero svolgere un ruolo anche in queste malattie. La disfunzione di queste cellule può contribuire a un difetto nella trasmissione del glutammato, che a sua volta può influenzare la salute e la funzione neuronale. Prendendo di mira specificamente gli astrociti glutammatergici, potrebbe essere possibile modulare questa trasmissione, rallentando o invertendo potenzialmente la progressione di alcune malattie neurodegenerative.

Inoltre, questa scoperta indica che il cervello è molto più complesso di quanto pensassimo, comprese le interazioni tra cellule che non sono ancora del tutto comprese. Questa nuova prospettiva potrebbe portare a una rivalutazione di molti studi precedenti.

fonte : natura

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