INDIVIDUATE
CELLULE CHE ESPANDONO LA CORTECCIA CEREBRALE
Sessanta milioni di anni fa, nel corso dell’Eocene, il cervello delle proscimmie andava aumentando gradualmente di dimensione, così che in venti milioni di anni il volume cerebrale si accrebbe del 65%. Nelle epoche successive, ossia nell’Oligocene e nel Miocene, in un periodo compreso fra i trentacinque e i cinque milioni di anni fa, le piccole e le grandi scimmie svilupparono un encefalo sempre più grande, con una modificazione del rapporto fra il neurocranio e gli altri segmenti corporei. Questo processo di cefalizzazione ha raggiunto il massimo grado nell’evoluzione umana, e il passaggio dalla capacità cranica di 400 cc delle australopitecine a quella pressoché triplicata di Homo erectus costituisce il più rapido cambiamento evolutivo descritto in biologia evoluzionistica. Come è noto, l’incremento di dimensione del cervello è in gran parte da ascriversi all’espansione della neocorteccia[1], la struttura che ha il ruolo più importante nell’integrazione dei processi alla base delle facoltà cognitive e comunicative che ci rendono unici. Attualmente si ritiene che lo stretto legame fra filogenesi ed ontogenesi possa consentire di individuare nello sviluppo embrionario gli elementi-chiave di questa peculiarità che distingue i primati dagli altri mammiferi.
Kriegstein e i suoi collaboratori dell’Eli and Edythe Broad Center of Regeneration Medicine and Stem Cell Research, San Francisco, hanno identificato nel cervello umano in corso di sviluppo una popolazione di cellule simili a quelle della glia radiale, che potrebbe essere responsabile dello straordinario sviluppo corticale dei primati (Hansen D. V., et al. Neurogenic radial glia in the outer subventricular zone of human neocortex. Nature 464 (7288), 554-561, 2010).
I neuroni che costituiscono la corteccia dei mammiferi originano dalle cellule progenitrici della zona ventricolare (VZ) e di quella sub-ventricolare (SVZ); nei primati la parte più esterna della SVZ, ossia la OSVZ[2], è notevolmente più estesa. I ricercatori hanno provato a caratterizzare le cellule progenitrici di quest’area per determinare il loro contributo alle dimensioni del neopallio.
Il 40% delle cellule proliferanti nella OSVZ della corteccia fetale umana presenta le caratteristiche della glia radiale, ossia della popolazione progenitrice dei neuroni nella VZ. Come gli elementi della glia radiale, esprimono markers delle cellule progenitrici quali la paired box protein PAX6 e il fattore di trascrizione SOX2, ed hanno lunghi processi basali che spesso raggiungono la superficie piale. Ma, a differenza della glia radiale, i progenitori presenti nella OSVZ non hanno processi apicali e non entrano in contatto con la superficie ventricolare. I ricercatori hanno battezzato la nuova popolazione cellulare ORG (da OSVZ Radial-Glia-like cells) per distinguerla dalla controparte presente nella VZ.
Per determinare la capacità proliferativa delle cellule ORG, Kriegstein e colleghi hanno utilizzato una metodica di imaging in real time, che ha consentito loro di vedere che gli elementi di questa popolazione vanno incontro a divisione cellulare asimmetrica, generando due figlie, una che conserva le caratteristiche ORG ed un’altra che assume una morfologia bipolare o multipolare.
E’ apparso con evidenza che entrambe le cellule figlie si dividevano ancora e, dunque, i ricercatori hanno seguito il loro destino adottando una metodica immunologica per il riconoscimento: gli elementi cellulari che conservavano la morfologia ORG rimanevano indifferenziati, mentre quelli che avrebbero assunto i caratteri dei neuroni maturi a volte esprimevano fattori di trascrizione (eomesodermin homologue detto anche TBR2 e achaete-scute homologue 1) indicanti la specificazione neuronica.
Kriegstein e i suoi colleghi di San Francisco hanno allora studiato i meccanismi necessari al mantenimento dell’identità ORG. La sperimentazione ha rivelato evidenze a sostegno di una partecipazione della segnalazione Notch a questo processo. La maggior parte delle cellule della popolazione ORG esprimeva l’effettore Notch HES1, e il trattamento di sezioni sottili di cervello con un Notch-inibitore induceva le cellule SOX2 positive della OSVZ ad una prematura differenziazione in neuroni.
Nel complesso questi risultati indicano che la proliferazione dei progenitori dell’area OSVZ può essere alla base dell’espansione caratteristicamente umana della corteccia cerebrale. Un dato ulteriore sembra in grado di fugare ogni dubbio in proposito: fra la 13a e la 17a settimana di sviluppo nell’embriogenesi umana, la OSVZ largamente supera la VZ e la SVZ interna tra le principali fonti di nuovi neuroni corticali.
Si attendono con interesse gli ulteriori sviluppi della ricerca che porteranno a caratterizzare con maggiori dettagli l’origine e il contributo funzionale di queste cellule alle attività della corteccia cerebrale umana.
L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
[1] Per una trattazione aggiornata sui rapporti fra morfologia
e funzione si veda, nella sezione AGGIORNAMENTI del sito, “LA CORTECCIA CEREBRALE - ORIGINI E
CONSEGUENZE DELLA SUA CONFORMAZIONE”.
[2] Le sigle acronime stanno per Ventricular Zone (VZ), Sub Ventricular Zone (SZ), Outer Subventricular Zone (OSVZ).