La scoperta delle cellule Campana
nella retina dei mammiferi
GIOVANNI
ROSSI
NOTE E NOTIZIE - Anno XVIII – 06 novembre
2021.
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]
La morfologia e la citologia dei neuroni, dai tempi
di Camillo Golgi e Santiago Ramon y Cajal, sono state intensamente studiate allo
scopo di definire l’identità morfo-funzionale degli elementi costitutivi del
sistema nervoso centrale e, in particolare, del cervello umano. All’iniziale
distinzione basata sui profili morfologici ottenuti mediante la “reazione nera”
del metodo di Golgi, che fu estesamente impiegata da Cajal per la realizzazione
del primo repertorio esaustivo di tipi neuronici mediante riproduzioni grafiche
delle immagini microscopiche nel suo atlante del sistema nervoso centrale dell’uomo
e dei vertebrati, sono seguiti criteri più complessi, soprattutto in ragione
del fatto che a una classe morfologica non corrispondeva univocamente un ruolo
funzionale.
Alla semplice distinzione in motoneuroni,
interneuroni e neuroni sensoriali, sono seguite le classificazioni
morfo-funzionali, prima fra tutte quella di Golgi, della quale si conservano
ancora alcuni criteri di identificazione (cellula del I tipo di Golgi, cellula
del II tipo di Golgi, ecc.), e varie altre categorizzazioni secondo criteri differenti.
Nel tempo, questo campo è andato espandendosi, e attualmente esistono delle
commissioni neurobiologiche internazionali che si occupano di stabilire e
aggiornare i criteri per l’assegnazione alle classi e gli elenchi stessi di
tipi e sotto-tipi per ciascuna classe. Una commissione molto importante e
seguita è specificamente dedicata alla classificazione degli interneuroni.
Nel lavoro pratico, tradizionalmente, si distinguono
i neuroni sulla base del criterio fisio-farmacologico
del recettore rilasciato (ACh, Glu, 5-HT, DA, NA, ecc.), dopo aver separato le
due categorie di eccitatori e inibitori, questi ultimi segnalanti
solo con GABA, prevalente nell’encefalo, e glicina, prevalente nel midollo
spinale. In molti casi, l’identificazione combinata di una popolazione, per
neurotrasmettitore e sede topografica (es.: i neuroni dopaminergici della
VTA), risulta sufficiente; in altri casi richiede delle specifiche, come
nel caso dell’indicazione con un numero del gruppo di appartenenza dei neuroni
serotoninergici del rafe mediano e formazioni vicine.
La distinzione per neurotrasmettitore risulta in
pratica efficace per l’acetilcolina, il glutammato e le amine biogene, nell’ambito
delle cellule eccitatorie, in quanto consentono spesso un’identificazione sufficiente
alla comunicazione nella ricerca; per gli interneuroni inibitori, rilascianti
GABA e glicina, l’indicazione del mediatore rimane troppo generica e, in
particolare per la glicina, è seguita da un’ulteriore specificazione che
designa uno di due tipi prevalenti e spesso contrapposti. I neurotrasmettitori
sono 52 e, particolarmente quelli peptidici in quanto spesso coesistono con un
altro mediatore principale, in molti casi non costituiscono un criterio
elettivo di classificazione. Un altro criterio, come abbiamo visto, è la
morfologia che, per molti tipi di interneuroni, può risultare efficace, come
nel caso delle cellule di Purkinje del cervelletto, delle cellule a canestro, delle
cellule fusiformi, delle cellule a candelabro, ecc., mentre nel caso di cellule
eccitatorie o “principali” di un nucleo o di uno strato è più spesso opportuno
o necessario corredare la tipologia strutturale di altre indicazioni: neuroni
piramidali di proiezione dello strato interno (piramidale) della corteccia cerebrale;
neuroni piramidali di proiezione di CA1 o CA3 dell’ippocampo. Altri studi
richiedono distinzioni che si basano sul tipo di connessioni sinaptiche formate
dalla cellula nervosa, ma soprattutto oggi si impiegano con notevole frequenza
distinzioni in classi basate sul profilo genetico, che può essere impiegato
quale criterio assoluto di classificazione o come elemento accessorio per
specificare un sotto-tipo di una classe già definita in base a criteri
tradizionali.
Da quasi un secolo i ricercatori sanno e ritengono che
per comprendere appieno la fisiologia del sistema nervoso centrale, e in
particolare le basi delle più affascinanti e impenetrabili funzioni psichiche
del cervello umano, ha un’importanza critica e prioritaria la definizione di
tutti i tipi neuronici esistenti e di tutte le connessioni sinaptiche costanti,
che formano nel loro insieme il connettoma umano.
Ma negli anni recenti l’attenzione della comunità
neuroscientifica è notevolmente calata per questo ambito di studi, soprattutto
a motivo del fatto che l’identificazione dei tipi morfologici si è considerata
da tempo compiuta, e l’interesse si è spostato sui marker molecolari rilevanti
nello sviluppo per la formazione dei circuiti e in età adulta nella
specificazione dei ruoli funzionali ancora scarsamente compresi. Uno degli
ambiti tradizionali di studio della morfologia dei neuroni in rapporto alla
funzione è stata la ricerca sulla neuroretina,
i cui tipi cellulari, dalle bipolari alle amacrine e alle gangliari, sono
stabiliti per ultrastruttura da molti decenni, tanto da consentire la
realizzazione di modelli artificiali standard per la didattica, virtualmente
considerati perfetti. La retina è ancora considerata tra le strutture migliori
per studiare l’embriogenesi del sistema nervoso centrale e i processi di
formazione dei maggiori circuiti.
Ora, Brent K. Young e colleghi coordinati da Ning Tian hanno scoperto e
descritto nella retina dei mammiferi un nuovo tipo di neurone della retina,
che presenta alcuni elementi comuni con le cellule bipolari della retina
ed altri in comune con le cellule amacrine.
Superfluo sottolineare quanto sia importante l’identificazione
di questo nuovo tipo cellulare in una formazione nervosa che sembrava non avere
più segreti.
(Brent K. Y., et al., An
uncommon neuronal class conveys visual signals from rods and cones to retinal
ganglion cells. Proceedings of the National Academy of
Sciences USA 118 (44) e2104884118 – Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas. 2104884118, November 2, 2021).
La provenienza degli autori è la seguente: Department of Ophthalmology & Visual Sciences,
University of Utah, Salt Lake City, UT (USA); Interdepartmental Neuroscience
Program, University of Utah, Salt Lake City, UT (USA); Department of Bioengineering,
Stanford University, Stanford, CA (USA); Department of Neurobiology, University
of Utah, Salt Lake City, UT (USA); Department of Biomedical Engineering, University
of Utah, Salt Lake City, UT (USA); Howard Hughes Medical Institute, Stanford
University, Stanford, CA (USA); Department of Ophthalmology, Visual and
Anatomical Sciences, Wayne State University School of Medicine, Detroit, MI (USA).
Le classi cellulari, ossia i mattoni con quali è
stato edificato il sistema nervoso centrale, costituiscono un punto di partenza
concettuale, anatomico e fisiologico per la comprensione delle basi dello
sviluppo e dei processi che caratterizzano le funzioni cerebrali del grado più
elevato di astrazione. La retina ha rappresentato un modello di fondamentale
importanza per questi studi, e si ritiene che le classi principali di neuroni
della retina siano da tempo bene definite, anche se alcuni tipi nella classe
delle cellule amacrine non sono ancora completamente caratterizzati.
Brent K. Young e colleghi hanno descritto per la
prima volta un tipo di interneurone retinico, che manca dei requisiti necessari
all’inclusione nelle classi di cellule nervose della retina già esistenti. Queste
cellule, che presentano tratti propri, sono state battezzate dai ricercatori “Campana”
(Campana cells).
Le cellule Campana, sebbene agiscano a relais,
trasmettendo le informazioni provenienti dai fotorecettori retinici, coni e
bastoncelli, alle cellule gangliari della retina, ossia svolgendo un ruolo
identico a quello delle cellule bipolari, differiscono da quest’ultima
classe di elementi citologici del tessuto nervoso fotorecettivo dell’occhio per
molti elementi morfologici, fisiologici e molecolari. E risultano differenti
anche dalle cellule amacrine, cioè l’altro tipo di interneurone con un
ruolo chiave nel complesso gioco di regolazione e sintesi all’origine dell’immagine
del mondo esterno che sarà veicolata all’area 17 (V1) della corteccia dell’area
calcarina del lobo occipitale, detta anche “retina
corticale” per la fedeltà con la quale l’informazione lineare, cromatica,
tonale e spaziale retinica vi è riprodotta.
In realtà le cellule Campana, accanto agli elementi
differenti, presentano anche caratteri morfologici, fisiologici e molecolari comuni
con le cellule bipolari, di cui presentano, come si è già detto, il
ruolo di collegamento tra fotorecettori e cellule gangliari.
Sono interessanti gli elementi delle cellule Campana
condivisi con le cellule amacrine, in particolare le Aii-ACs,
per ciò che concerne 1) la morfologia del loro neurite nello strato
plessiforme interno; 2) l’espressione di alcuni marker tipici delle
cellule amacrine; 3) il rilascio del neurotrasmettitore inibitorio glicina.
In conclusione, gli autori dello studio hanno
rivelato l’esistenza di questo neurone sui generis che potrebbe svolgere un
ruolo atipico nella visione.
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 novembre
2021
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