Vescicole sinaptiche: la velocità non prevista del loro riciclaggio

Le vescicole sinaptiche vengono riciclate per formarne di nuove solo un decimo di secondo dopo che hanno rilasciato il loro carico di neurotrasmettitori nello spazio intersinaptico: si tratta di un processo almeno dieci volte più rapido di quelli ipotizzati finora.

Lo rivela un nuovo studio che potrebbe aprire interessanti prospettive di ricerca su malattie neurodegenerative come la sclerosi laterale amiotrofica e la malattia di Alzheimer.

I neuroni comunicano tra loro tramite le sinapsi, rilasciando neurotrasmettitori contenuti in apposite bolle, o vescicole. Un nuovo studio pubblicato sulla rivista “Nature” da Shigeki Watanabe e colleghi dell’Università dell’Utah a Salt Lake City, ha ora chiarito in che modo avviene l’endocitosi, ovvero il riciclaggio di queste vescicole. Si tratta, secondo gli autori della ricerca, di un processo diverso e molto più rapido rispetto ai due ipotizzati finora.

Watanabe e colleghi hanno osservato, grazie a un’ingegnosa tecnica basata sulla microscopia elettronica, cellule cerebrali di topo illuminate dal lampo di un flash nell’istante in cui rilasciano il neurotrasmettitore. Hanno così osservato che le vescicole vengono riciclate per formarne di nuove solo un decimo di secondo dopo che hanno rilasciato il loro carico di neurotrasmettitori nello spazio intersinaptico. Il processo, che i ricercatori hanno ribattezzato “endocitosi ultraveloce”, si verifica al confine della “zona attiva”, cioè l’effettiva regione di rilascio del neurotrasmettitore sul versante presinaptico.

“Mantenendo attivo un pool di 300-400 vescicole sinaptiche e utilizzandone alcune centinaia ogni secondo, i neuroni riescono a trasmettere i segnali nervosi in modo efficiente”, ha spiegato Watanabe.

Grazie a questo nuovo modello, sembrano superate le ipotesi sul funzionamento dell’endocitosi, a lungo dibattute dai ricercatori. La prima, chiamata endocitosi kiss&run, prevedeva che una vescicola semplicemente “baci” la faccia interna, fondendosi temporaneamente con essa e rilasciando il neurotrasmettitore che contiene. Una volta completato il rilascio, la vescicola si distacca, formando una nuova vescicola dalla stessa parte della zona attiva, nell’arco di circa un secondo.

Una seconda ipotesi prevedeva la mediazione di una proteina denominata clatrina, che costituisce una struttura di supporto su cui viene assemblata la nuova vescicola. Il processo di riciclaggio in questo caso richiede presumibilmente una ventina di secondi.

“Senza il riciclaggio di queste vescicole sinaptiche, ognuno di noi potrebbe compiere un movimento e poi bloccarsi, oppure pronunciare una sillaba e poi bloccarsi”, ha commentato Erik Jorgensen, professore di Biologia dell’Università dello Utah e autore senior dello studio. “Un sistema nervoso che rinnova continuamente e rapidamente la sua capacità di trasmettere i segnali nervosi consente al nostro cervello e ai muscoli di funzionare per più di una manciata di secondi”.

Il processo ha una notevole rilevanza anche per la protezione dell’integrità dei neuroni, che viene meno in malattie neurodegenerative come la sclerosi amiotrofica laterale o la malattia di Alzheimer. La miglior comprensione dei suoi meccanismi basilari potrebbe quindi rappresentare una base per nuovi studi a fini terapeutici per questi disturbi.