Come generare nuovi neuroni nel cervello
Alcune aree del cervello adulto contengono cellule staminali di neuroni quiescenti o dormienti che possono potenzialmente essere riattivate per formare nuovi neuroni.
Tuttavia, la transizione dalla quiescenza alla proliferazione è ancora poco conosciuta.
Un team guidato da scienziati delle Università di Ginevra (UNIGE) e Losanna (UNIL) ha scoperto l’importanza del metabolismo cellulare in questo processo e ha identificato come risvegliare queste cellule staminali neuronali e riattivarle.
I biologi sono riusciti ad aumentare il numero di nuovi neuroni nel cervello di topi adulti e persino anziani.
Questi risultati, promettenti per il trattamento delle malattie neurodegenerative, saranno scoperti sulla rivista Science Advances.
Le cellule staminali hanno la capacità unica di produrre continuamente copie di se stesse e dare origine a cellule differenziate con funzioni più specializzate. Le cellule staminali neuronali (NSC) sono responsabili della costruzione del cervello durante lo sviluppo embrionale, generando tutte le cellule del sistema nervoso centrale, compresi i neuroni.
La capacità di neurogenesi diminuisce con l’età.
Sorprendentemente, le NSC persistono in alcune regioni del cervello anche dopo che il cervello è completamente formato e possono creare nuovi neuroni per tutta la vita.
Questo fenomeno biologico, chiamato neurogenesi dell’adulto, è importante per funzioni specifiche come i processi di apprendimento e memoria.
Tuttavia, nel cervello adulto, queste cellule staminali diventano più silenziose o “dormienti” e riducono la loro capacità di rinnovamento e differenziazione.
Di conseguenza, la neurogenesi diminuisce significativamente con l’età.
I laboratori di Jean-Claude Martinou, Professore Emerito presso il Dipartimento di Biologia Molecolare e Cellulare della Facoltà di Scienze dell’UNIGE, e di Marlen Knobloch, Professore Associato presso il Dipartimento di Scienze Biomediche dell’UNIL Facoltà di Biologia e Medicina, hanno scoperto un meccanismo metabolico mediante il quale le NSC adulte possono emergere dal loro stato dormiente e diventare attive.
“Abbiamo scoperto che i mitocondri, gli organelli che producono energia all’interno delle cellule, sono coinvolti nella regolazione del livello di attivazione delle NSC adulte,”
spiega Francesco Petrelli, assegnista di ricerca presso UNIL e co-primo autore dello studio insieme a Valentina Scandella.
Il trasportatore mitocondriale del piruvato (MPC), un complesso proteico scoperto undici anni fa nel gruppo del professor Martinou, svolge un ruolo particolare in questa regolazione.
La sua attività influenza le opzioni metaboliche che una cellula può utilizzare.
Conoscendo le vie metaboliche che distinguono le cellule attive da quelle dormienti, gli scienziati possono risvegliare le cellule dormienti modificando il loro metabolismo mitocondriale.
Nuove prospettive
I biologi hanno bloccato l’attività MPC utilizzando inibitori chimici o generando topi mutanti per il gene Mpc1. Usando questi approcci farmacologici e genetici, gli scienziati sono stati in grado di attivare NSC dormienti e quindi generare nuovi neuroni nel cervello di topi adulti e persino anziani.
“Con questo lavoro dimostriamo che il reindirizzamento delle vie metaboliche può influenzare direttamente lo stato di attività delle NSC adulte e di conseguenza il numero di nuovi neuroni generati”
riassume il professor Knobloch, co-autore principale dello studio.
“Questi risultati gettano nuova luce sul ruolo del metabolismo cellulare nella regolazione della neurogenesi. A lungo termine, questi risultati potrebbero portare a potenziali trattamenti per condizioni come la depressione o le malattie neurodegenerative”,
conclude Jean-Claude Martinou, co-autore principale dello studio.
