[autismo-biologia] Astrociti

[daniela]

Il 2019-03-03 10:03 Fondazione Marino ha scritto:
> Invito a leggere un articolo su "la lettura" di oggi a firma di
> Valentina Benfenati.
> In un certo senso rivoluziona la visione neuro centrica delle funzioni
> cerebrali.
> Questi astrociti agiscono sulla memoria e sull'apprendimento e sono
> regolsti da "segnali di calcio " molto facilmente manipolabili.
> Insomma, un altro tassello sulla conoscenza del cervello che ci potrà
> aiutare.
> Buona lettura
> Giovanni Marino


Valentina Benfenati dá il resoconto di un articolo scientifico, di cui é 
coautrice, uscito recentemente. Lo ha letto per noi il professor Giorgio 
Lenaz, che ci ricorda che  il lavoro non riguarda lo spettro autistico, 
ma rappresenta un avanzamento metodologico  importante per lo studio di 
cellule nervose coltivate in vitro.  Inoltre questo studio rappresenta 
 un progresso nella comprensione che le cellule funzionali nel sistema 
nervoso centrale non sono solamente i neuroni ma anche le cellule gliali 
come gli astrociti: questi non sono esclusivamente un supporto 
strutturale, ma sono cellule eccitabili che non producono potenziali 
d’azione ma che attraverso contatti diretti coi neuroni ne regolano le 
funzioni.
Ed ecco il riassunto dell’articolo


La stimolazione elettrica da parte di un dispositivo bioelettronico 
induce segnali da ione Calcio in cellule cerebrali non eccitabili.
A.I Brachero-Conejo et al,  Advances Healthcare Materials 8, 1801139, 
2019

Electrical Stimulation by an Organic Transistor Architecture Induces 
Calcium Signaling in Nonexcitable Brain Cells.
Borrachero-Conejo AI, Saracino E, Natali M, Prescimone F, Karges S, 
Bonetti S, Nicchia GP, Formaggio F, Caprini M, Zamboni R, Mercuri F, 
Toffanin S, Muccini M, Benfenati V.
Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) Istituto per lo Studio dei 
Materiali Nanostrutturati (ISMN) Via Gobetti, 101, 40129, Bologna, 
Italy.
Adv Healthc Mater. 2019 Feb;8(3):e1801139

  Questo studio prende in esame un dispositivo a transistor formato da un 
materiale semiconduttore organico capace di fungere da sensore e 
stimolatore di cellule coltivate in vitro. Il materiale organico è un 
miglior substrato per la crescita cellulare rispetto a quelli inorganici 
utilizzati, come vetro o silice. Il dispositivo era già stato usato 
dagli stessi Autori per stimolare cellule neuronali in coltura; nello 
studio qui riportato il dispositivo è stato utilizzato per stimolare 
cellule cerebrali non eccitabili, gli astrociti. Il razionale di questa 
ricerca sta nell’emergente ruolo degli astrociti nel controllo della 
concentrazione ionica e dei neurotrasmettitori nella fessura sinaptica, 
in virtù della loro stretta connessione con i neuroni contraenti la 
sinapsi stessa.
In particolare gli astrociti sono sensibili a numerosi stimoli capaci di 
variare le concentrazioni intracellulari dello ione Calcio; tali 
variazioni possono essere localizzate in specifici micro-domini oppure 
possono diffondersi da cellula a cellula tramite giunzioni 
intracellulari. Il Calcio nel citoplasma cellulare può aumentare per 
l’apertura di canali specifici sulla membrana plasmatica oppure per 
rilascio dal reticolo endoplasmatico stimolato da un messaggero 
intracellulare (IP3, inositolo trisfosfato) a sua volta evocato dalla 
stimolazione di recettori, detti metabotropici, situati sulla membrana. 
Nella corteccia cerebrale la stimolazione degli astrociti ha luogo a 
livello sinaptico, poiché gli astrociti avviluppano il 90% dei neuroni 
pre- e post-sinaptici. Ciò ha tra l’altro suggerito che gli astrociti 
siano coinvolti nelle funzioni cognitive. Per quanto riguarda il Calcio, 
aberrazioni del trasporto dello ione sono state osservate in numerose 
patologie come il morbo di Alzheimer, la sindrome di Down, l’epilessia, 
tumori cerebrali, ischemia cerebrale.
Nonostante la crescente importanza del ruolo degli astrociti, non vi 
sono studi con dispositivi organici bioelettronici per studiare le 
variazioni del Calcio in queste cellule. Questa ricerca si rivolge 
proprio a colmare questa lacuna.
Per prima cosa gli Autori hanno verificato che il substrato organico 
collegato al dispositivo a transistor è un ottimo substrato di crescita 
degli astrociti, addirittura migliore dei substrati tradizionali. 
Applicando uno stimolo elettrico alle cellule coltivate in un mezzo 
ricco di ione Ca2+, si aveva un aumento progressivo della concentrazione 
di Calcio intracellulare; se le cellule erano coltivate in un mezzo 
privo di Ca2+, non si aveva alcun effetto. Questo indica che la fonte 
dello ione è il Ca2+ extracellulare e non quello presente nei depositi 
del reticolo endoplasmatico. Con l’uso razionale di inibitori specifici 
si è potuto dimostrare che all’entrata dello ione sono deputati i canali 
detti TRP (transient receptor potential). E’ stato pure dimostrato che 
l’incremento del Ca2+ intracellulare è collegato a un aumento del volume 
cellulare, senza alterazioni o morte cellulare.
Mentre nei neuroni la stimolazione elettrica, oltre a modulazione della 
concentrazione di Ca2+, porta alla produzione di segnali elettrici lungo 
il neurone post-sinaptico sotto forma di potenziali d’azione, negli 
astrociti rappresenta esclusivamente una modalità di segnalazione 
attraverso la concentrazione dello ione Ca2+. Oggi è ben noto che il 
Ca2+ intracellulare è un “secondo messaggero” che partecipa alle vie di 
segnalazione delle cellule, che a loro volta regolano la crescita e 
l’espressione genica.
Questo studio conferma il ruolo degli astrociti nel sistema nervoso 
centrale, non solo come cellule di supporto inerte ai neuroni, ma di 
elementi con un ruolo attivo nell’attività neuronale e sinaptica.

  Giorgio Lenaz, professore Emerito di Biochimica, Universitá di Bologna