Perché il ritmo delle staminali neurali
è essenziale per la salute mentale
GIOVANNA REZZONI
NOTE E NOTIZIE - Anno XXI – 17 febbraio
2024.
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 vita delle cellule staminali neurali (NSC,
da neural stem cells) nell’ippocampo adulto
è regolata secondo un programma dipendente dall’ora del giorno, e la perdita del
ritmo circadiano influisce negativamente sia sulla proliferazione delle NSC,
sia sul fondamentale processo di neurogenesi che si verifica nel giro dentato
dell’ippocampo e assicura la formazione di nuove memorie cognitive. Uno studio
condotto da Quiang Liu e
colleghi, ed edito da Fred Gage del Salk Institute for Biological
Studies di La Jolla[1], ha
dimostrato che la NSC pone in relazione coordinata il proprio orologio molecolare
intracellulare con il circuito neurale circadiano per adattare l’andamento dei
suoi processi alla fase in corso nella giornata.
Questo studio, che più avanti consideriamo in dettaglio,
ci consente di comprendere il modo biologico in cui i ritmi circadiani regolano
la produzione di nuovi neuroni nell’adulto, da parte del giro dentato dell’ippocampo
e, soprattutto, perché la perturbazione dei ritmi circadiani costituisce un
danno per la salute mentale.
(Liu
Q. et al., Coordination between circadian neural circuit and
intracellular molecular clock ensures rhythmic activation of adult neural stem
cells. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.2318030121, 2024).
La provenienza degli autori è la seguente: State Key
Laboratory for Molecular and Developmental Biology, Institute of Genetics and
Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Beijing (Cina); Graduate
School, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing (Cina).
Studi recenti
hanno dimostrato con certezza che il nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo,
in qualità di master clock dell’organismo, organizza temporalmente l’attività
delle cellule staminali neurali (NSC) nel giro dentato (DG), ma fino allo
studio condotto da Quiang Liu
e colleghi non era chiaro se e come i segnali circadiani provenienti
dalle nicchie contribuissero alla variazione ritmica quotidiana dell’attivazione
delle NSC. Sulla base di numerose evidenze recenti, l’attenzione dei
ricercatori è stata rivolta al locus coeruleus.
Il locus
coeruleus è un complesso nucleare che, nell’uomo, è sito in un’area del
tronco encefalico appartenente al ponte dorsale e costituisce il maggiore
aggregato di neuroni noradrenergici encefalici; nel topo, i neuroni rilascianti
noradrenalina di questo grosso nucleo nero-bluastro possono giungere fino al
50% del totale presente in tutto l’encefalo. Il locus coeruleus
costituisce un vero e proprio sistema noto per funzioni differenti: interviene
nei meccanismi dell’ansia rilanciando a ciclo continuo, dall’interno, la
riposta reattiva e temporanea della paura per stimoli percettivi; le sue lunghe
fibre di proiezione che raggiungono praticamente tutte le principali regioni cerebrali
sono implicate nella genesi di stati funzionali complessivi, mediati dalle reti
globali.
Quiang Liu e colleghi hanno
rilevato e dimostrato che, le proiezioni noradrenergiche del locus coeruleus,
attive nel mediare la reazione eccitatoria di allerta (arousal),
innervano il giro dentato dell’ippocampo e qui rilasciano ritmicamente
noradrenalina dai terminali sinaptici, controllando in tal modo le variazioni
circadiane nell’attivazione delle NSC, mediante gli adreno-recettori-β3.
Gli esperimenti
di deprivazione acuta del sonno alteravano il ritmo circadiano
fisiologico, portando a temporanee iper-attivazioni delle NSC e, nel corso del
tempo, all’esaurimento del pool di NSC. Tale pool è efficacemente
migliorato dall’inibizione dell’attività neuronica noradrenergica del locus
coeruleus oppure della segnalazione mediata da adreno-recettori-β3.
Quiang Liu e colleghi hanno dimostrato che la segnalazione noradrenergica
mediata da adreno-recettori-β3 regola l’attivazione delle NSC attraverso l’orologio
molecolare BMAL1. Per queste ragioni, lo studio qui recensito rivela che le
cellule NSC adulte precisamente armonizzano il circuito neurale circadiano
con il loro orologio molecolare circadiano intrinseco, per adattare le
loro funzioni cellulari nel corso della giornata.
La perdita
di questa armonizzazione è associata a disturbi mentali più o meno gravi,
precipitati, rivelati, accresciuti o causati dalla perdita della regolazione
circadiana della neurogenesi ippocampale al servizio dei processi
neuropsichici.
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”).
Giovanna Rezzoni
BM&L-17 febbraio 2024
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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.
[1] Chi segue le pubblicazioni della
nostra società scientifica ricorderà la controversia che avemmo con Fred Rusty
Gage a proposito dell’impiego di alcuni vettori virali nella terapia genica, e
la vicenda delle comunicazioni scientifiche che enfatizzavano il suo ruolo
nella ricerca sulla neurogenesi nel cervello umano a discapito di Elizabeth
Gould della Princeton University, che era nel team che ha scoperto la
neurogenesi post-natale del cervello dei mammiferi nel 1999, ed è stata la
prima con, Tracey Shors, a stabilire un collegamento
tra neurogenesi del giro dentato e apprendimento. Queste vicende, tuttavia, non
ci fanno velo nel riconoscere l’autorevolezza di Gage come genetista.