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