Astrociti, ecco come si riproducono le cellule stellate del cervello

Tra le cellule che popolano il nostro cervello ci sono anche gli astrociti che – come indica il nome – hanno la tipica forma stellata. Anche se meno noti rispetto ai neuroni, sono fondamentali per l’attività neuronale e hanno un ruolo in diverse patologie del sistema nervoso. Una nuova ricerca della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (Sissa), dimostra che durante lo sviluppo embrionale queste stesse cellule vengono prodotte in maniera diversa in zone differenti del cervello. Un’informazione molto preziosa perché svela nuovi meccanismi di regolazione delle cellule staminali nel cervello e in futuro potrebbe avere implicazioni terapeutiche. La ricerca è stata guidata da Antonello Mallamaci della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA), e pubblicata recentemente su Cerebral Cortex.

Come si specializzano le cellule

Gli astrociti sono una particolare sottopopolazione di cellule del cervello dalla tipica forma stellata. Come accade per tutte le altre cellule staminali, anche quelle neurali, procedendo nello sviluppo embrionale, si specializzano via via per produrre solo alcuni particolari tipi di altre cellule; dànno luogo cioè a progenitori commissionati, capaci a loro volta di moltiplicarsi e differenziare – ad esempio – solo in astrociti o solo in neuroni. Finora, però, non era mai stata approfondita l’ipotesi che in zone diverse del cervello questo processo potesse avvenire seguendo dinamiche differenti. “Immaginavamo che dovesse esserci una discrepanza perché le staminali che vanno a formare l’ippocampo, una struttura relativamente piccola, sono in proporzione più numerose di quelle che vanno a formare la neocorteccia, una struttura di dimensioni maggiori, ma nessuno aveva mai indagato il meccanismo che sta alla base”, spiega Manuela Santo, una delle prime due autrici dello studio.

La ricerca

Il team di ricerca, utilizzando il topo come modello animale, ha osservato sperimentalmente che le cellule staminali provenienti da specifiche regioni della corteccia hanno una propensione diversa a produrre astrociti, seguendo due dinamiche ben precise. Nella zona dell’ippocampo, e nei territori mediali più in generale, le cellule staminali neurali producono un gran numero di progenitori che proliferano poco e che a distanza di breve tempo differenziano in astrociti. Al contrario, nelle zone antero-laterali della corteccia, i progenitori commissionati prodotti dalle staminali sono pochi e differenziano in astrociti relativamente tardi, dopo aver proliferato molto.

Il processo dell’astrogenesi

Una dinamica che era sotto il naso di tutti, ma che era rimasta inesplorata prima d’ora. Alla base di questa differenza c’è un’esposizione precoce delle cellule staminali a elevate dosi del fattore trascrizionale Emx2, che già si sapeva essere coinvolto nell’astrogenesi. Il gene Emx2 è, infatti, espresso a livelli molto alti nella zona dell’ippocampo, proprio lì dove gli astrociti vengono prodotti più precocemente rispetto alle altre aree della corteccia cerebrale. “Una delle cose più interessanti che abbiamo scoperto è che le staminali dell’ippocampo non solo sanno di dover produrre più progenitori commissionati, ma sono addirittura in grado di programmare il comportamento delle cellule figlie, in termini molecolari, insegnando loro a proliferare meno” spiega Laura Rigoldi, altra prima autrice dello studio frutto di una collaborazione tra ricercatori italiani e statunitensi.

Riprodurre il comportamento in vitro

Il team di ricerca ha verificato che questo comportamento si può riprodurre in vitro forzando una cellula neurostaminale a esprimere il gene Emx2 come avviene nell’ippocampo: basta questo segnale per indurre la produzione di molti progenitori commissionati con programma di proliferazione corto, anche nelle cellule figlie. “Questo studio, focalizzato sulla astrogenesi, estende ulteriormente la lista di meccanismi in cui questo gene chiave dello sviluppo è coinvolto. Inoltre, apre interessanti spiragli a nuovi progetti di ricerca incentrati sullo studio della specializzazione regionale degli astrociti” afferma Manuela Santo.

Possibili implicazioni per il glioblastoma

Ma non è tutto perché i risultati dello studio, in futuro, potrebbero avere anche delle possibili implicazioni terapeutiche per i glioblastomi, tumori molto aggressivi che colpiscono il cervello. “Al momento si tratta ancora di una speculazione, quindi siamo molto cauti, ma da altri studi da noi condotti in passato sappiamo che se facciamo esprimere il gene Emx2 nelle cellule staminali del tumore riduciamo di molto la sua capacità di crescere” spiega Mallamaci che aggiunge: “Questo perché se il gene è altamente espresso nelle neurostaminali, le cellule ‘dicono’ alle proprie cellule figlie di proliferare meno, e l’istruzione viene tramandata anche alle generazioni successive”. Sembra quindi che il tumore si comporti come una ‘caricatura patologica’ di quello che succede in natura: gli stessi meccanismi che abbiamo osservato in questo studio potrebbero spiegare il funzionamento di quei tentativi di terapia sperimentale.