Notule
(A cura
di LORENZO L. BORGIA & ROBERTO COLONNA)
NOTE
E NOTIZIE - Anno XV – 09 settembre 2017.
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: BREVI
INFORMAZIONI]
Gusto: scoperta la logica alla base delle connessioni specifiche per i sapori. Il gusto ha un ruolo importante nell’alimentazione, come è evidente negli animali che vivono allo stato naturale, mentre il suo rapporto con i processi psichici nella nostra specie rivela il suo potere di influenza nella scelta di qualità e quantità di alimenti mediante l’attivazione dei neuroni del sistema a ricompensa dell’area tegmentale ventrale (VTA). Le papille gustative dei mammiferi contengono da 50 a 100 cellule recettrici del gusto per le cinque qualità di base: dolce, acido, amaro, salato e umami, ossia il gusto del glutammato monosodico scoperto da ricercatori giapponesi. Tali cellule hanno una durata di vita che non supera i 5-20 giorni, pertanto devono continuamente essere rimpiazzate da cellule staminali gustative differenziate, ma, poiché la loro funzione dipende dalla precisa connessione con i neuroni gangliari partner per un dato sapore (dolce-dolce, salato-salato, ecc.) è di estrema importanza il processo che assicura il collegamento delle nuove cellule recettrici ai neuroni giusti. Lee e colleghi della Columbia University e dei National Institutes of Health (NIH) hanno scoperto i meccanismi pressoché infallibili che consentono di conservare con fedeltà il segnale da trasmettere nelle nuove connessioni. I ricercatori hanno osservato cellule recettrici dell’amaro e del dolce inviare segnali “istruttivi” ai rispettivi neuroni “bersaglio” attraverso distinte molecole-guida, quali SEMA3A e SEMA7A.
Lee e colleghi hanno dimostrato che la modificazione dell’espressione di SEMA3A o SEMA7A in differenti classi di cellule recettrici del gusto produceva sistemi periferici alterati nella percezione gustativa del dolce e dell’amaro. Infatti, ingegnerizzando topi secondo questo criterio, hanno ottenuto neuroni per il sapore dolce che rispondevano all’amaro, neuroni per l’amaro che rispondevano al dolce e, infine, neuroni per il dolce che rispondevano all’acido.
Questi risultati – concludono Lee e colleghi – rivelano la logica di base della connessione del sistema gustativo alla periferia, e spiegano come una linea etichettata di un circuito sensoriale preservi l’integrità della segnalazione codificata, nonostante un ricambio stocastico rapido delle cellule recettrici.
[Cfr. Lee H., et al. Rewiring the taste system. Nature – Epub ahead of print doi:
10.1038/nature23299, Aug 9, 2017].
L’organizzazione spaziotemporale dello striato codifica lo spazio dell’azione. I neuroni spinosi di proiezione dello striato, fondamentali per la genesi di movimenti appropriati, hanno rivelato una corrispondenza tra organizzazione nello spazio e dimensione spaziale delle azioni eseguite. Quando tali cellule costituiscono un pattern di attività per un movimento, sono fra loro più vicine e più strettamente correlate; e la similarità fra schemi di configurazione spaziale dell’attività corrisponde alla somiglianza spaziale fra le azioni codificate. [Klaus A., et al. Neuron 95 (5): 1171-1180.e7. doi: 10.1016/j.neuron.2017.08.015. Aug 30, 2017].
Nanostrutture 2D per scolpire le sinapsi durante lo sviluppo. I biomateriali basati su nanotubi di carbonio si sono rivelati essenziali per la realizzazione di molti dispositivi protesici ed hanno un particolare impatto nello sviluppo di componenti bioelettroniche per nuove interfacce neurali. Tali nanomateriali combinano eccellenti proprietà fisiche e chimiche con una peculiare topografia nanostrutturale, concepita per la massima specificità nell’integrazione col tessuto neurale negli impianti di lungo termine. In particolare, la giunzione fra elementi microstrutturali del tessuto nervoso e i nanotubi di carbonio è stata oggetto di notevole attenzione da parte dei ricercatori. In esperimenti condotti in vitro con reti di neuroni in coltura è stato rilevato che la giunzione fra nanostrutture e processi cellulari neuronici ha un notevole impatto sui complessi meccanismi molecolari di formazione delle sinapsi. Nell’ambito di tali processi è di capitale importanza l’interazione fra il bilayer fosfolipidico delle membrane cellulari delle cellule nervose e le 2D carbon nanotube platforms di recente realizzazione.
Pampaloni del SISSA di Trieste, con colleghi
dell’Università di Trieste e della Basque Foundation of
Science di Bilbao, ha studiato la capacità dei nanotubi di carbonio di
interferire con la struttura lipidica delle membrane e le conseguenti dinamiche
in neuroni dell’ippocampo in coltura. L’osservazione sperimentale ha consentito
di escludere che i nanotubi di carbonio possano alterare i processi fisiologici
alla base dell’omeostasi dei lipidi delle membrane neuroniche, in particolare
del colesterolo, molecola di fondamentale importanza nel conferimento alle
membrane di consistenza e rigidità strutturale, qualità necessarie per la
conservazione della forma e delle proprietà meccaniche. In questo studio, Pampaloni e colleghi hanno documentato, per la prima volta
in colture di lunga durata, un’integrazione funzionale fra i nanotubi di
carbonio e i processi fisiologici di maturazione dei circuiti sinaptici. Questo
incoraggiante risultato può essere considerato un primo passo per “scolpire la
neurotrasmissione” durante lo sviluppo sinaptico e, in tal modo, correggere
aberrazioni e difetti patologici. [Pampaloni N.P., et al.
Nanomedicine AOP doi:10.1016/j.nano.2017.01.020, 2017].
Perché gli autistici si sorprendono meno di noi? Gli adulti autistici tendono ad iper-apprendere la mutabilità a partire dai cambiamenti dell’ambiente, tanto che il loro cervello non considera improbabili eventi probabilisticamente aberranti, così che, quando questi si verificano, non ne rimane sorpreso. Questa causa è stata appena scoperta da Rebecca P. Lawson e colleghi, impiegando un modello gerarchico bayesiano di apprendimento. [Nature Neuroscience – Epub doi: 10.1038/nn.4615, 2017].
Uno strumento per vedere con le orecchie: stimoli visivi trasformati in stimoli acustici. Molti stimoli, come vedere e sentire un’auto che passa, contengono elementi visivi e acustici connessi, così che dagli uni si possono desumere gli altri. Uno stimolo visivo come lo schermo di un computer, invece, non ha un equivalente acustico che possa consentire ad un non vedente di dedurne presenza e stato (acceso, spento, molto o poco luminoso, ecc.). Stone e Tata del Dipartimento di Neuroscienze dell’Università di Lethbridge in Canada hanno realizzato un sistema capace di rilevare e trasformare eventi visivamente salienti in eventi acustici localizzabili. Il sistema impiega una camera neuromorfica DAVIS 240B per rilevare le variazioni logaritmiche di intensità luminosa in una scena e consentirne la conversione in informazioni acustiche. La sperimentazione, condotta con volontari accuratamente bendati, ha dimostrato che il sistema consente non solo di rilevare nuovi oggetti in un contesto spaziale, ma anche di percepire in maniera accurata la direzione e il verso del movimento di oggetti che si spostano nello spazio circostante. La codifica di luminosità e direzione del moto costituisce la chiave di questa applicazione, che la ricerca futura renderà più veloce e più piccola per una migliore utilizzabilità pratica. [PLoS One 12 (8): e0182635, 2017].
Il ruolo della melatonina nell’Alzheimer e nel diabete tipo 3. Vari studi che hanno dimostrato un rapporto tra malattia di Alzheimer e diabete hanno rivelato che i fattori di rischio comuni includono disturbi del sonno, insulino-resistenza, alterazioni della barriera emato-encefalica (BEE) e dell’omeostasi del glucosio. Sono stati scoperti di recente meccanismi comuni a diabete e neurodegenerazione alzheimeriana, e la demenza derivata da resistenza all’insulina è stata definita “diabete tipo 3”. La melatonina sintetizzata dalla ghiandola pineale interviene nei ritmi circadiani, nell’insulino-resistenza, nella protezione della BEE e nei meccanismi di sopravvivenza cellulare.
Song e colleghi, recensendo gli studi più recenti in questo ambito, suggeriscono che la melatonina regoli i fattori di rischio per il diabete tipo 3, intervenendo sull’accumulo di peptidi β-amilodi, sulla resistenza all’insulina, sul metabolismo del glucosio e sulla permeabilità della BEE. [Song J., et al. Mol Brain 10 (1): 35, Aug 1, 2017].
Il fattore di longevità Klotho
migliora funzione cognitiva e resistenza cerebrale in giovani, anziani e
modelli di Parkinson. Klotho, fattore di
longevità che iperespresso migliora la cognizione nel
topo, è studiato come potenziale farmaco per il trattamento di Alzheimer e
Parkinson, ma finora non si sapeva se fosse in grado, con una somministrazione
acuta, di migliorare cognizione, motricità e resistenza cerebrale. Leon e
colleghi dell’Università di San Francisco hanno accertato e dimostrato che un
frammento della proteina, α-klotho (αKL-F),
somministrato perifericamente, induce rinforzo cognitivo e resistenza neurale
nonostante l’impenetrabilità della barriera emato-encefalica in giovani,
anziani e topi transgenici per l’α-sinucleina. Il trattamento con
αKL-F induceva la scissione della subunità
GluN2B del recettore NMDA del glutammato, ed accresceva la plasticità sinaptica
dipendente da NMDA. Questi dati sono incoraggianti e supportano la
sperimentazione terapeutica nella nostra specie. [Chung M.
C., et al. Cell Rep. 20 (6): 1360-1371, Aug 8, 2017].
La genetica della sclerosi multipla: nuove scoperte e compendio delle acquisizioni recenti. In un incontro informale dei nostri soci tenutosi a Firenze si è cercato di fare il punto delle conoscenze attuali, ponendo al vaglio dei più recenti risultati della ricerca le nozioni ormai consolidate sulla genetica della sclerosi multipla. L’attenzione è stata particolarmente concentrata sullo studio da noi presentato lo scorso anno, che ha rappresentato una svolta nella genetica di questa malattia (Note e Notizie 11-06-16 Trovata la prima mutazione che spiega la sclerosi multipla). Da quell’articolo estraiamo due piccoli brani che illustrano bene l’argomento principale della discussione: “Molti polimorfismi mappano geni o loci genici associati con la regolazione immunitaria. Una forte associazione rilevata qualche anno fa è quella con l’HLA-DRB1 sul cromosoma 6p21, che sembra dar conto del 16-60% di suscettibilità genetica allo sviluppo della malattia. Il prosieguo della ricerca sta identificando un numero sempre crescente di loci genici verosimilmente legati alla possibilità di sviluppare un disturbo neurologico clinicamente rilevante, pertanto l’opinione più seguita fra i genetisti è che, se si dimostrerà che la sclerosi multipla è in senso stretto una malattia genetica, sarà definita come un disturbo complesso nel quale molti geni polimorfici interagenti hanno una bassa penetranza ed esercitano un piccolo effetto sul rischio patologico complessivo”. “Wang e colleghi, soprattutto basandosi sull’aggregazione di più casi osservata in alcune famiglie, hanno formulato, in controtendenza rispetto all’opinione prevalente sul ruolo dei fattori genetici nell’eziopatogenesi della sclerosi multipla, l’ipotesi dell’esistenza di una mutazione genica all’origine dei meccanismi che generano la malattia. Studiando due famiglie caratterizzate dall’incidenza multipla di membri affetti da forme gravi e progressive, con una età media di insorgenza di 34 anni, i ricercatori hanno identificato in 7 persone una mutazione nel recettore nucleare NR1H3, consistente nella sostituzione di un’arginina con una glutammina: p.Arg415Gln”.
Dopo aver discusso questo caso, che introduce una nozione concettualmente nuova nella genetica della sclerosi multipla, si è cercato di fare una sintesi dei dati più recenti attraverso l’esposizione e la discussione delle principali rassegne sull’argomento.
La morte di Jerry Lewis che nel 1966 fondò Telethon per la distrofia muscolare. Proprio i finanziamenti di Telethon hanno consentito l’avvio di quella ricerca nel campo della genetica molecolare dalla quale ha avuto origine la neurogenetica dei nostri giorni, con le sue innumerevoli scoperte di fondamentale importanza per la neuropatologia. Il 20 agosto, all’età di 91 anni, Jerry Lewis si è spento nella sua casa di Las Vegas. Nato da genitori russi di religione ebraica attori di vaudeville, mostrò precocemente il suo talento per la recitazione comica e diventò un’icona del cinema brillante americano in coppia con l’attore italo-americano Dean Martin (Dino Paul Crocetti). Spiegò che il segreto della sua comicità derivava dall’osservazione dei bambini, che amava molto: trasferiva modi di pensare, di muoversi e di agire dell’infanzia nella realtà del mondo degli adulti. La sua sensibilità per la sofferenza e il disagio, oltre all’appuntamento televisivo annuale nel labour day con Telethon, lo ha indotto a compiere numerosissime e importanti opere di beneficenza, molte delle quali sono rimaste ignote al grande pubblico o sono state scoperte solo per caso.
La Società Nazionale di Neuroscienze BM&L-Italia, affiliata alla International Society of Neuroscience, è registrata presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio Firenze 1, in data 16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica e culturale non-profit.