Quando la glia radiale si trasforma in cellule progenitrici neurali
DIANE RICHMOND
NOTE
E NOTIZIE - Anno XIV – 23 gennaio 2016.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind
& Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a
fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta
settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in
corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di
studio dei soci componenti lo staff dei
recensori della Commissione Scientifica
della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
È stato
accertato che l’ipotalamo dei
vertebrati, durante la vita post-embrionale dell’animale, contiene glia radiale, ossia quelle cellule che
creano una struttura fondamentale per lo sviluppo del sistema nervoso centrale
durante l’embriogenesi. In seguito a dati rilevati in numerose osservazioni
sperimentali, è stato proposto che tale glia
radiale persistente possa funzionalmente svolgere il ruolo di riserva di
cellule progenitrici neurali. In Danio
rerio, il pesciolino striato semitrasparente comunemente denominato dai
ricercatori americani zebra fish, è
stato osservato un livello di neurogenesi ipotalamica post-embrionale molto
elevato, ma il ruolo eventualmente svolto dalla glia radiale in questo fenomeno
non è chiaro. Per cercare di definirlo, Duncan e colleghi hanno impiegato una
particolare tecnica volta ad accertare se una popolazione di cellule della glia
radiale ipotalamica di Danio rerio
vada incontro ad un processo auto-rinnovamento e riesca a generare i vari
sotto-tipi neuronici degli stadi larvali.
I risultati
sono di sicuro interesse, sia per coloro che studiano lo sviluppo del sistema
nervoso sia per quanti indagano le potenzialità della glia [Duncan R. N., et al. Hypothalamic radial glia function as a
self-renewing neural progenitors in the absence of Wnt/β-catenin signaling. Development 143 (1): 45-53, 2016].
La provenienza degli autori è la
seguente: Department of Neurobiology and Anatomy, University of Utah, Salt Lake
City (USA).
Le cellule della glia radiale furono inizialmente identificate nel midollo spinale embrionale di pollo[1] e denominate così per la particolare morfologia caratterizzata dai lunghi e sottili prolungamenti radiali.
Nel corso dell’embriogenesi, le cellule della glia radiale sono diffusamente distribuite nel sistema nervoso centrale di tutti i vertebrati studiati, dove costituiscono il primo tipo di cellula gliale a svilupparsi, e persistono, sia pure in misura variabile, durante l’età adulta. Rivestono la superficie interna dei ventricoli cerebrali e attraversano con i loro processi radiali l’intero spessore del tubo neurale. Funzionalmente queste cellule sono state considerate delle vere e proprie cellule epiteliali, perché presentano un’estremità apicale in contatto col ventricolo ed un piede terminale basale connesso con la membrana, ma possono essere distinte dalle cellule epiteliali delle prime fasi dello sviluppo (cellule neuroepiteliali) per la presenza di contrassegni molecolari specifici (glial hallmarks). L’espressione di tali elementi distintivi segna la transizione fra cellule neuroepiteliali e glia radiale; tale conversione non è immediata, ma si verifica come un processo graduale in cui la comparsa di alcune molecole caratterizzanti la glia precede quella di altre in ordine di tempo.
Gli elementi comuni con oligodendrociti, astrociti e microglia sono numerosi e comprendono aspetti ultrastrutturali e di biologia cellulare e molecolare. Le cellule della glia radiale contengono granuli di glicogeno ed un’alta densità di filamenti intermedi di 9 nm che ricordano quelli degli astrociti, particolarmente nei piedi terminali basali. Tali filamenti comprendono nestina, vimentina e, in molte specie, la proteina acida della glia fibrillare (GFAP), un elemento distintivo di molti se non di tutti gli astrociti nel cervello adulto. Sebbene la GFAP sia bassa nella glia radiale dei roditori, accrescendosi solo quando queste cellule generano astrociti, in molte altre specie è densamente rappresentata in queste cellule, già negli stadi di sviluppo embrionale del cervello. Le cellule della glia radiale contengono, poi, le proteine trasportatrici glutammato-aspartato specifiche degli astrociti, quali GLAST e GLT-1, oltre a glutammina sintetasi (GS), S100β, ed enzimi metabolici ad espressione condivisa fra astroglia e glia radiale. Sono stati trovati anche numerosi elementi comuni fra astrociti reattivi o attivati e glia radiale, per il cui dettaglio si rimanda alle trattazioni specialistiche.
Infine, le cellule della glia radiale presentano molti elementi distintivi delle cellule ependimali.
Durante lo sviluppo le cellule della glia radiale svolgono varie funzioni di importanza cruciale. In particolare, mediano la stabilità architettonica a partire dalla quale consentono movimenti morfogenetici appropriati, i quali portano alla formazione di strutture di confine limitanti la migrazione cellulare. I lunghi processi radiali agiscono come guide strutturali per i neuroni migranti e le cellule della glia radiale agiscono sia da progenitori ristretti ad una linea cellulare sia da cellule staminali fungenti da precursori per più linee cellulari.
L’ipotalamo dei vertebrati contiene cellule della glia radiale persistenti, che si ritiene possano costituire precursori di neuroni. In Danio rerio si può osservare un livello molto elevato di neurogenesi ipotalamica post-embrionale, ma non è chiaro il ruolo della glia radiale nel prodursi di queste nuove cellule nervose.
Lo studio di Duncan e colleghi ha impiegato un’etichettatura inducibile della linea cellulare mediata da Cre, per rilevare se una popolazione di cellule della glia radiale ipotalamica vada incontro ad auto-rinnovo e generi vari sotto-tipi di neuroni negli stadi larvali.
In vari studi precedenti è stato accertato che la segnalazione Wnt/β-catenina è in grado di promuovere l’espansione di altre popolazioni di cellule progenitrici e staminali, ma Duncan e colleghi hanno accertato che in questo caso l’attività della via Wnt/β-catenina inibisce questo processo nella glia radiale dell’ipotalamo e non è richiesta per l’auto-rinnovamento. Per contro, la segnalazione Wnt/β-catenina è richiesta per la differenziazione di uno specifico subset di una progenie neuronica della glia radiale residente lungo la superficie ventricolare.
La sperimentazione ha anche consentito di accertare che una parziale ablazione genetica della glia radiale dell’ipotalamo, o della progenie da questa derivata, causa un incremento della loro proliferazione, indipendentemente dalla segnalazione Wnt/β-catenina.
Il complesso dei dati emersi dallo studio, per il cui dettaglio si rinvia alla lettura del testo integrale del lavoro originale, indica che la glia radiale ipotalamica nella larva di Danio rerio presenta vari caratteri chiave di una popolazione di cellule staminali neurali, e fornisce sostegno all’idea che la funzione della via Wnt possa non essere omogenea in tutte le cellule progenitrici o staminali.
L’autrice della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla
lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE
E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
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[1] Bentivoglio M. & Mazzarello P., The history of Radial Glia. Brain Research Bullettin 49: 305-315, 1999.