Regolare la microglia per curare la neurodegenerazione

 

 

GIOVANNI ROSSI

 

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XV – 06 ottobre 2018.

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]

 

L’importanza del sistema neuroimmune è sempre più evidente col progredire delle conoscenze, che hanno evidenziato la sua partecipazione alla fisiologia del sistema nervoso, al suo sviluppo, all’invecchiamento e ai processi neuropatologici. Le cellule principali di questo sistema sono quelle della microglia, descritte già un secolo fa ed oggi conosciute soprattutto per tre ruoli essenziali: 1) una funzione sentinella, consistente nella costante rilevazione delle variazioni ambientali; 2) una funzione di “manutenzione” (housekeeping), con rimozione di detriti cellulari ed altri processi che promuovono il benessere neuronico e le normali operazioni di base delle cellule nervose; 3) una funzione difensiva, necessaria per rispondere a particolari cambiamenti ambientali e fornire neuroprotezione.

Per assolvere a questi compiti, la microglia adotta un definito armamentario di geni, che sono oggetto di intensi studi. In particolari condizioni funzionali, a seguito di alcuni tipi di stimoli o in presenza di neuroinfiammazione, accade però che la microglia danneggi e causi la morte dei neuroni. Questo ruolo negativo è stato indagato, nel tempo, da numerosi gruppi di ricerca, che hanno dimostrato come la perdita della funzione sentinella o della funzione di housekeeping, così come l’alterata regolazione della funzione di difesa e della neuroinfiammazione, siano responsabili di danni neuronici nella malattia di Alzheimer, nella malattia di Parkinson, nella sclerosi laterale amiotrofica (SLA), nella demenza frontotemporale (DFT) e nell’encefalopatia traumatica cronica (ETC).

Focalizzata l’attenzione sull’alterata regolazione della microglia quale componente patogenetica in queste gravi malattie neurodegenerative, Hickman e colleghi hanno passato in rassegna tutti i principali studi condotti in questo settore desumendo, dai risultati, la possibilità di intervenire sulla microglia a scopo terapeutico.

(Hickman S., et al. Microglia in neurodegeneration. Nature Neuroscience 21 (10): 1359-1369, 2018).

La provenienza degli autori è la seguente: Center for Immunology & Inflammatory Diseases, Massachusetts General Hospital, and Harvard Medical School, Boston, Massachusetts (USA).

A lungo considerata la linea cellulare più affascinante e misteriosa del sistema nervoso centrale, per la sua capacità di attraversare tutto il cervello a grande velocità, trasformarsi nella forma attivata o partecipare a funzioni locali accanto a neuroni, astrociti ed oligodendrociti, la microglia rappresenta un costituente cellulare unico e abbondante del nevrasse. Originate dai precursori mieloidi primitivi del sacco vitellino embrionario, le cellule della microglia popolano l’encefalo prima della chiusura evolutiva della barriera ematoencefalica (BEE)[1]. Nel sistema nervoso adulto sono pressoché sempre distribuite nelle varie regioni cerebrali ad una densità di circa 6000/8000 cellule per mm3. In tal modo costituiscono approssimativamente dal 5% al 15% di tutti gli elementi cellulari, con variazioni caratteristiche fra regioni e specie animali differenti.

La microglia è considerata il principale costituente del sistema immunitario innato del cervello, con la capacità di rispondere a qualsiasi fonte potenziale di danno o patologia. Più recentemente sono state scoperte funzioni della microglia che sembrano essere più importanti per le funzioni normali del cervello e che, in senso stretto, non fanno parte delle risposte immunitarie.

Una grande mole di dati suggerisce che la nostra comprensione dei ruoli fisiologici della microglia è ancora agli inizi.

La sorveglianza della funzione cerebrale da parte della microglia ramificata costituisce un aspetto delle attività di questa classe di cellule gliali a lungo analizzato. Subito dopo essere entrati nel cervello dalla periferia, i precursori ameboidi microgliali acquisiscono una morfologia tipica con corpi cellulari conformati come bastoncelli, con processi sottili, numerosi ed altamente ramificati, che si estendono radialmente. La loro distribuzione tridimensionale in vivo sembra piuttosto omogenea, con un’organizzazione territoriale ed una tipica distanza intercellulare da 50 a 60μm. Questo tipo è stato originariamente descritto come microglia “a riposo”. Infatti, monitorando la posizione del soma in vivo, usando la microscopia bi-fotonica a scansione laser (2P-LSM), si rileva una condizione stazionaria con piccoli segni di migrazione. Dal 2005, uno degli approcci più impiegati per lo studio della microglia è stata la registrazione TL (time-lapse) in vivo.

I processi cellulari che si estendono dal soma appaiono altamente mobili, con due diversi tipi di cambiamento morfologico: 1) crescita e retrazione dei processi cellulari; 2) protrusioni di membrana fillopodi-simili che appaiono temporaneamente lungo i processi, con localizzazioni sparse. Questi fenomeni si verificano in una scala temporale di minuti. È importante sottolineare che, anche se la microglia residente del cervello sano è stata definita “a riposo”, si tratta della specie cellulare più dinamica del sistema nervoso centrale.

La microglia, durante lo sviluppo e nella plasticità sinaptica dell’adulto, contribuisce alla formazione delle sinapsi e alla determinazione dell’efficacia della neurotrasmissione, svolgendo un ruolo nella connettività neuronica.

In estrema sintesi, i ruoli della microglia nel cervello sano si possono così schematizzare:

1)      Durante lo sviluppo la microglia può contribuire all’organizzazione strutturale, per esempio, intervenendo nella rimozione di neuroni morti per apoptosi, o mediante la fine sintonia e il modellamento delle sinapsi, così come dello spazio extracellulare adiacente.

2)      Rimuovendo gli scarti cellulari la microglia svolge una funzione di housekeeping.

3)      Interviene nel modellare la connettività cerebrale durante l’input sensoriale.

4)      Cura i microdanni, per esempio rimuovendo detriti cellulari dopo la morte di singole cellule.

5)      La microglia è sempre in uno stato di allerta per rilevare danni acuti o cronici.

Premessa questa sintetica introduzione, torniamo all’articolo qui recensito.

Suzanne Hickman, Saef Izzy ed altri colleghi, coordinati da Joseph El Khoury, hanno esaminato i processi associati ai danni causati dalla microglia nell’Alzheimer, nel Parkinson, nella SLA, nella DFT e nella ETC, sottolineando l’importanza di vie implicate nella funzione di rilevazione e di housekeeping, quali:

a)      la via di Trem2;

b)      la via di Cx3cr1;

c)     la via della progranulina. Tali vie molecolari agiscono come dei checkpoint immunitari per tenere sotto controllo la risposta infiammatoria microgliale. A queste si aggiungono

d)    le vie dei recettori spazzini SR (scavenger receptor), che promuovono l’eliminazione di stimoli dannosi. Importante, in proposito, l’interferenza periferica da parte dell’infiammazione sistemica e del microbioma intestinale – sempre di grande attualità nella ricerca – che può influenzare la progressione di danni cerebrali.

L’aspetto sul quale focalizzano particolarmente l’attenzione Hickman e colleghi si può così sintetizzare: sia l’avvio sia l’esacerbazione della neurodegenerazione derivano costantemente da uno squilibrio fra le citate funzioni della microglia; pertanto, una nuova possibilità terapeutica per questi processi distruttivi del sistema nervoso centrale può consistere nel riequilibrio funzionale di questa componente essenziale del sistema neuroimmunitario.

 

L’autore 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”).

 

Giovanni Rossi

BM&L-06 ottobre 2018

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

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[1] Ginhoux F., et al. Fate mapping analysis reveals that adult microglia derive from primitive macrophages. Science 330: 841-845, 2010.