GLIA E
MUSCOLO SCOLPISCONO LA GIUNZIONE NEUROMUSCOLARE
La giunzione
neuromuscolare (GNM) ha costituito il primo e il più studiato modello di
sinapsi colinergica, e molte delle nozioni classiche di sinaptologia derivano
da osservazioni condotte su queste strutture di neurotrasmissione e poi
generalizzate alla maggior parte delle giunzioni interneuroniche; per questo
motivo i progressi nella conoscenza dei processi che hanno luogo in queste
formazioni poste fra assone e fibrocellula, rivestono un interesse più generale
in neurobiologia. Fuentes-Medel e collaboratori del Department of Neurobiology,
University of Massachusetts Medical School, Worchester, hanno individuato una
nuova serie di eventi che ha luogo durante l’espansione sinaptica nel corso
dello sviluppo della GNM (Fuentes-Medel Y., et al. Glia and muscle sculpt
neuromuscular arbors by engulfing destabilized synaptic boutons and shed
presynaptic debris. PLoS Biology
7(8) e1000184, 2009).
La costituzione embriogenetica dei collegamenti fra cellule nervose e muscolari è oggetto da lungo tempo di studi che hanno definito numerosi aspetti di questo evento cruciale nella formazione di un nuovo organismo. Una fase particolarmente importante prevede che la cellula muscolare bersaglio dei neuriti venga innervata dall’arborizzazione terminale di un singolo motoneurone; con la crescita del muscolo, le ramificazioni del singolo assone si espandono formando nuove giunzioni che fanno tutte capo alla stessa cellula nervosa. Questo segmento temporale dello sviluppo è stato esaminato in dettaglio nella GNM di Drosophila melanogaster dai ricercatori di Worchester, che hanno cercato di comprendere il significato della presenza presso le strutture in formazione di elementi descritti in precedenti studi.
L’osservazione delle larve del moscerino della frutta ha rivelato, nell’area che circonda la GNM, frammenti derivanti dalla membrana presinaptica del motoneurone e bottoni sinaptici immaturi, convenzionalmente definiti “ghost boutons”. Per studiare il significato di questi reperti, i ricercatori hanno incrementato la crescita sinaptica mediante una procedura collaudata, consistente nell’aumentare l’attività elettrica del motoneurone. Come risultato si è avuto un aumento di residui di membrana neuronica.
Se l’aumento dell’attività sinaptica accresce la quantità di detriti, è ragionevole supporre che, man mano che la GNM si sviluppa e matura con l’aggiunta di nuove aree di contatto sinaptico, i motoneuroni disperdono nel microambiente circostante una quantità crescente di avanzi delle parti di membrana presinaptica demolita. Ciò assunto, Fuentes-Medel e colleghi hanno però rilevato che non si aveva un accumulo esteso ed indistinto di detriti e bottoni sinaptici immaturi, sicché appariva fondato ipotizzare l’esistenza di un meccanismo attivo e specifico per il modellamento strutturale delle GNM.
Per mettere alla prova questa ipotesi, i ricercatori hanno deciso di eliminare un meccanismo di engulfment che in altri distretti del sistema nervoso raccoglie e smaltisce residui di materiale neuronico in processi di rimaneggiamento strutturale. A tal fine hanno verificato gli effetti del knock out di draper, che codifica un recettore implicato in questa attività. Gli esemplari mutanti di Drosophila, privi del meccanismo di rimozione selettiva, presentavano una quantità maggiore di residui di membrana presinaptica e di ghost boutons ma, soprattutto, mostravano uno sviluppo anomalo della GNM. In particolare, si riscontravano notevoli alterazioni morfologiche, quali bottoni giunzionali abnormemente grandi e deformi rispetto alla gamma delle configurazioni normali.
Questi reperti suggeriscono che la rimozione del materiale presinaptico e dei bottoni immaturi derivati dal processo di selezione in corso di sviluppo, ha un ruolo non trascurabile nei meccanismi che scelgono e modellano i collegamenti, definendo la struttura delle GNM secondo il piano genetico di sviluppo che garantisce l’efficienza funzionale.
Il passo successivo della sperimentazione è consistito nell’individuazione dei tipi cellulari responsabili di questo prezioso contributo alla fisiologia dello sviluppo. A tale scopo è stata studiata l’espressione di draper: il gene è risultato espresso sia nella glia periferica, sia nelle cellule muscolari prossime alla giunzione. Ma il risultato più interessante qui ottenuto è stato l’accertamento di una specifica ripartizione di compiti fra i due tipi cellulari.
Impiegando l’interferenza RNA, i ricercatori hanno inibito l’attività di draper nelle cellule gliali, con il risultato di vedere abolita la funzione di inglobamento e smaltimento dei detriti neuronici presinaptici, rimanendo intatta la rimozione dei bottoni immaturi. Al contrario, eliminando la funzione del recettore nelle cellule muscolari, non erano più rimossi i ghost boutons. Dunque, le cellule gliali smaltiscono i residui di membrana presinaptica, mentre quelle muscolari distruggono i bottoni sinaptici esclusi dalla selezione maturativa.
In conclusione, i risultati emersi da questo interessante lavoro suggeriscono che, durante lo sviluppo, la GNM continuamente produce e diffonde residui eccedenti di membrana presinaptica, così come bottoni immaturi in eccesso, e la loro rimozione ed eliminazione ad opera delle cellule gliali e muscolari è parte integrante del processo che modella il profilo strutturale e garantisce lo sviluppo della fisiologia giunzionale normale. E’ lecito chiedersi se processi analoghi hanno luogo nelle altre sinapsi del sistema nervoso.
L’autrice
della nota ringrazia la dottoressa Floriani per la correzione della bozza e
invita a leggere le recensioni di argomento connesso nelle nostre “Note e
Notizie”.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]