Il cambiamento di comunicazione tra cellule nervose cerebrali con il cambiamento di età

La comunicazione tra le cellule del cervello cambia in modo notevole passando dall’età dello sviluppo all’età adulta. Lo ha scoperto uno studio sui topi che ha sfruttato l’analisi genomica e le tecniche più avanzate di microscopia per chiarire in che modo cambiano le diverse sottopopolazioni di recettori negli astrociti dopo la seconda settimana di vita. Il risultato traccia un quadro della comunicazione incrociata tra glia e neuroni molto più complesso di quello ipotizzato finora.

Una parte della segnalazione tra neuroni subisce significative modifiche passando dalla giovinezza all’età adulta: è questo il risultato di uno studio di cui riferiscono sulle pagine di “Science”  Wei Sun e colleghi del Center for Translational Neuromedicine dell’Università di Rochester.

Lo studio ha avuto come oggetto gli astrociti, un tipo di cellule che costituisce la maggior parte della glia, la popolazione cellulare contribuisce alla funzione cerebrale sostenendo i processi neuronali. Nella visione corrente delle neuroscienze, gli astrociti modulano in modo attivo la comunicazione tra due neuroni, grazie a un meccanismo noto come “sinapsi tripartita”.

Secondo questo concetto, gli astrociti rispondono all’attività neuronale aumentando la loro concentrazione di ioni calcio (Ca++) con un conseguente rilascio dei neurotrasmettitori chimici da parte della glia. Questo processo a sua volta partecipa a un meccanismo di feedback che regola l’attività neuronale e l’efficienza del trasferimento di informazioni attraverso la sinapsi, definita anche “forza sinaptica”. In questo sistema di regolazione, un ruolo cruciale è svolto da un particolare tipo di recettori accoppiati alla proteina G: i recettori metabotropici per il glutammato (mGluR).

Lo studio effettuato da Sun e colleghi utilizzando l’analisi genomica e tecniche avanzate di microscopia mette in discussione questo modello, sulla base dell’osservazione empirica che la segnalazione neuro-gliale nell’età adulta è notevolmente diversa da quella dell’età dello sviluppo.

L’osservazione di partenza è che quasi tutti gli studi in questo campo condotti in passato hanno considerato tessuti cerebrali di roditori giovani. Se si analizzano invece gli astrociti durante la seconda settimana di vita dei topi di laboratorio, si può vedere che lo schema di espressione dei diversi sottotipi di mGluR subisce una trasformazione: viene via via inibito il recettore mGluR5, mentre incrementa l’espressione del recettore di tipo mGluR3.

Di conseguenza, cambia anche il meccanismo di segnalazione intracellulare in risposta al glutammato extracellulare, passando da un forte incremento del calcio intracellulare (che presumibilmente innesca il rilascio di gliotrasmettitori da parte degli astrociti in età giovanile) a una diminuzione delle concentrazioni di adenosina 3′,5′-monofosfato (cAMP), che diminuisce la probabilità di rilascio di neurotrasmettitori nelle cellule adulte.

In conclusione, questo risultato insieme a quelli ottenuti in altri precedenti studi in condizioni e su aree cerebrali differenti, definisce un quadro molto più variegato di quanto ipotizzato finora delle comunicazioni incrociate tra glia e neuroni. Gli astrociti maturi hanno una morfologia complessa e formano contatti stretti con centinaia di migliaia di sinapsi, coinvolgendo diversi circuiti neuronali: il loro funzionamento potrà essere chiarito nei dettagli solo con ulteriori e approfonditi studi.