Scoperti
progenitori di oligodendrociti fagocitanti assoni
DIANE RICHMOND
NOTE E
NOTIZIE - Anno XIX – 03 dicembre 2022.
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 scoperta di
cellule progenitrici degli oligodendrociti (OPC) che inglobano e poi
fagocitano assoni dei neuroni corticali in quel processo di potatura che
caratterizza la selezione per la differenziazione funzionale dei circuiti nello
sviluppo, merita una grande attenzione, perché il suo rilievo va oltre la semplice
costatazione che questo processo di eliminazione implica anche cellule differenti
da quelle già conosciute e ci pone interrogativi neurobiologici di notevole
interesse.
Le OPC
costituiscono una popolazione di elementi cellulari gliali disposti a rivestire
le strutture neuroniche in tutto l’encefalo, e si caratterizzano per la
mancanza della differenziazione delle cellule oligodendrocitiche adulte e la conservazione
della proprietà tipica degli elementi cellulari immaturi di proliferare. È
opportuno ricordare che le OPC possono sia rimanere in questo stato o stadio di
sviluppo, sia differenziarsi in elementi dell’oligodendroglia capaci di
sintetizzare mielina e compiere i processi necessari a rivestire di guaina
mielinica i neuroni, e in particolare gli assoni, fornendo loro, col rivestimento,
la proprietà di condurre l’impulso elettrico depolarizzante ad una velocità 50
volte maggiore. Le OPC sono studiate da tempo e, se le evidenze biologiche rendono
certo lo svolgimento di altre funzioni in questo stato di differenziazione, non
c’è accordo su quali e quanti ruoli possano essere assolti negli organismi
adulti in condizioni fisiologiche.
JoAnn Buchanan
e 40 colleghi coordinati da Nuno Maçarico da Costa hanno impiegato la metodica
della microscopia elettronica a trasmissione (high-throughput transmission
electron microscopy) con ricostruzioni dense in 3D per indagare
queste cellule gliali, e hanno visualizzato per la prima volta un’attività mai
attribuita alle OPC. Hanno infatti visto e riprodotto evidenze morfologiche di ingestione
e digestione di prolungamenti assonici di neuroni da parte di questi
elementi cellulari.
L’analisi degli
abbondanti lisosomi terziari o fagolisosomi nelle diramazioni strutturali delle
OPC ha confermato la presenza nelle loro camere di strutture vescicolari del
diametro di 40 nm. Inoltre, l’analisi dei fagolisosomi nella microglia
ha dimostrato che il loro numero era significativamente più basso e che questi
lisosomi terziari microgliali raramente contenevano vescicole. In altri termini,
lo studio di Buchanan e colleghi fornisce evidenze di inglobamento e potatura
degli assoni da parte delle OPC.
(Buchanan
J. et al., Oligodendrocyte precursor cells ingest axons in the
mouse neocortex. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 119 (48)
e2202580119 – Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.2202580119, 2022).
La provenienza degli autori è la seguente: Allen Institute
for Brain Science, Seattle, WA (USA); Janelia
Research Campus, Howard Hughes Medical Institute, Ashburn, VA (USA); Princeton
Neuroscience Institute, Princeton University, Princeton, NJ (USA); Computer
Science Department, Princeton University, Princeton, NJ (USA).
Nella classe citologica degli oligodendrociti non
mielinanti sono annoverati solo due tipi: gli oligodendrociti perineuronici
e le cellule progenitrici di oligodendrociti adulti (OPC).
Le OPC si identificano in base all’espressione del
recettore alfa del fattore di crescita derivato dalle piastrine (PDGFRαα)
e del proteoglicano condroitinsolfato NG2. Fin dall’inizio dello studio di
queste cellule, per il loro numero, sono state considerate un quarto tipo di
cellule gliali, soprattutto perché non si distinguevano le OPC dalle NG2-glia o
polidendrociti. Dopo un periodo di dibattito se tutte le NG2 del
cervello adulto siano delle OPC, sono stati stabiliti dei criteri per
distinguere i due tipi cellulari[1]. Nella
materia grigia i corpi delle NG2 sono spesso direttamente aderenti al soma dei
neuroni come gli oligodendrociti perineuronici ma i due tipi cellulari possono
essere distinti in base all’espressione di NG2.
La microscopia elettronica e gli studi fisiologici
hanno dimostrato che le cellule oligodendrocitiche immature esprimenti NG2
formano sinapsi funzionanti con neuroni e assoni e rispondono a GABA e
glutammato rilasciati dalle sinapsi. Non vi sono dirette evidenze del ruolo sinaptico
svolto da queste cellule, ma si ipotizza che medino tra attività sinaptica neuronica
e differenziazione in oligodendrociti mielinanti. Nel cervello umano sono stati
rilevati segni di formazione di nuova mielina da parte degli oligodendrociti in
persone di 50 anni e studi MRI suggeriscono che la perdita di mielina non
ricostituita cresce con l’avanzare dell’età, costituendo una delle ragioni
principali del declino cognitivo attraverso il rallentamento della conduzione.
La generazione di oligodendrociti nella materia
grigia e nella sostanza bianca del cervello adulto necessita di una popolazione
principale di OPC e, sicuramente, la diminuita capacità rigenerativa di tale
popolazione nell’età avanzata è connessa con la riduzione di prestazioni
cognitive nell’età avanzata[2].
Nel cervello, durante lo sviluppo e la
differenziazione delle reti e degli aggregati di pirenofori, i neuroni vanno
incontro a un esteso processo di rimaneggiamento e rifinitura strutturale,
parallelamente all’assunzione da parte dei circuiti nascenti della loro forma
matura. Questa trasformazione fisica dei neuroni è facilitata dall’inglobamento
e dalla degradazione di rami assonici e sinapsi da parte delle cellule gliali
circostanti e, in particolare, microglia e astrociti. Ma, le piccole dimensioni
degli organuli fagocitari e la morfologia complessa e altamente ramificata
della glia hanno finora reso difficile, se non impossibile, definire il
contributo di ciascun tipo cellulare gliale a questo processo di eliminazione
selettiva delle strutture meno adatte alle esigenze fisiologiche. Gli autori
dello studio qui recensito hanno usato la metodica delle sezioni seriali in
grande scala TEM (transmission electron microscopy) con la segmentazione
del volume computazionale per ricostruire le morfologie 3D complete dei
distinti tipi gliali nella corteccia visiva del topo, fornendo una risoluzione
mai ottenuta in precedenza della loro configurazione ultrastrutturale
tridimensionale.
Inaspettatamente hanno visto, e così scoperto, che i
processi delle cellule OPC in moltissime immagini circondavano piccole branche
assoniche. All’interno dei prolungamenti cellulari delle cellule progenitrici
erano presenti numerosi fagosomi e fagolisosomi (PL) contenenti frammenti di
assoni, e si riconoscevano strutture vescicolari; elementi che rivelavano un’attività
di “pruning”, ossia di “potatura” degli assoni.
Il sequenziamento di RNA da singolo nucleo della
corteccia murina in sviluppo ha rivelato che le OPC esprimono geni chiave della
fagocitosi in questa fase, così come trascritti neuronici coerenti con un
attivo inglobamento degli assoni. Sebbene finora si sia ritenuta la microglia
la maggiore protagonista della potatura assonica nella selezione maturativa, così
come degli interventi di rifinitura differenziativa delle cellule nervose
maturanti, i ricercatori hanno rilevato PL dieci volte più numerosi nelle OPC
che nella microglia a questo stadio della corteccia visiva murina; inoltre, le
strutture PL erano significativamente meno abbondanti negli oligodendrociti
generati de novo, suggerendo che sono proprio le cellule gliali allo
stadio di OPC le maggiori protagoniste della maturazione dei circuiti neuronici
della corteccia cerebrale dei mammiferi.
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”).
Diane Richmond
BM&L-03 dicembre
2022
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