Un nuovo studio della Stanford Medicine, getta una nuova luce promettente su come e perché le cellule staminali neurali, le cellule dietro la generazione di nuovi neuroni nel cervello adulto, diventano meno attive con l’invecchiamento del cervello.
Cellule staminali neurali contro l’invecchiamento cerebrale
La ricerca ha indicato anche alcuni interessanti prossimi passi per affrontare la vecchia passività delle cellule staminali neurali, o persino stimolare la neurogenesi, la produzione di nuovi neuroni, nei cervelli più giovani che necessitano di riparazione, prendendo di mira percorsi appena identificati che potrebbero riattivare le cellule staminali.
La maggior parte dei neuroni nel cervello umano dura una vita, e per una buona ragione. Informazioni complesse e a lungo termine sono conservate nelle complesse relazioni strutturali tra le loro sinapsi. Perdere i neuroni significherebbe perdere quell’informazione critica, ovvero dimenticare.
Alcuni nuovi neuroni vengono ancora prodotti nel cervello adulto da una popolazione di cellule chiamate cellule staminali neurali. Tuttavia, con l’avanzare dell’età, i cervelli diventano sempre meno abili nel creare questi nuovi neuroni, una tendenza che può avere conseguenze neurologiche devastanti, non solo per la memoria, ma anche per malattie degenerative del cervello come l’Alzheimer e il Parkinson e per il recupero da ictus o altre lesioni cerebrali.
Lo studio
Anne Brunet, Professoressa di genetica, e il suo team hanno utilizzato le piattaforme CRISPR, strumenti molecolari che consentono agli scienziati di modificare con precisione il codice genetico delle cellule viventi, per condurre una ricerca sull’intero genoma dei geni che, una volta eliminati, aumentano l’attivazione delle cellule staminali neurali nei campioni coltivati di topi anziani, ma non di quelli giovani.
“Abbiamo trovato per primi 300 geni che avevano questa capacità, il che è molto”, ha sottolineato Brunet. Dopo aver ridotto i candidati a 10: “Uno in particolare ha attirato la nostra attenzione”, ha aggiunto Brunet: “Era il gene per il trasportatore del glucosio noto come proteina GLUT4, il che ha indicato che livelli elevati di glucosio nelle vecchie cellule staminali neurali e nei loro dintorni potrebbero mantenere inattive quelle cellule”.
Ci sono parti del cervello, come l’ippocampo e il bulbo olfattivo, in cui molti neuroni hanno vite più brevi, dove scadono regolarmente e possono essere sostituiti da nuovi, ha affermato Tyson Ruetz, ricercatore nel laboratorio di Brunet e autore principale dello studio: “In queste parti più dinamiche del cervello, almeno nei cervelli giovani e sani”, ha affermato: “Nascono costantemente nuovi neuroni e i neuroni più transitori vengono sostituiti da quelli nuovi”.
Ruetz, ora consulente scientifico e co-fondatore di ReneuBio, ha sviluppato un modo per testare in vivo i nuovi percorsi genetici identificati: “Dove i risultati contano davvero“, ha affermato Brunet.
Ruetz ha sfruttato la distanza tra la parte del cervello in cui vengono attivate le cellule staminali neurali, la zona subventricolare, e il luogo in cui le nuove cellule proliferano e migrano, il bulbo olfattivo, che si trova a molti millimetri di distanza nel cervello di un topo.
Eliminando i geni del trasportatore del glucosio nella prima, aspettando diverse settimane e poi contando il numero di nuovi neuroni nel bulbo olfattivo, il team ha dimostrato che l’eliminazione del gene ha effettivamente avuto un effetto attivante e proliferativo sulle cellule staminali neurali, portando a un aumento significativo della produzione di nuovi neuroni nei topi viventi. Con l’intervento di punta, hanno osservato un aumento di oltre 2 volte dei neuroni neonati nei topi anziani.
“Ci ha permesso di osservare tre funzioni chiave delle cellule staminali neurali“, ha detto Ruetz: “Innanzitutto, possiamo dire che stanno proliferando. In secondo luogo, possiamo vedere che stanno migrando verso il bulbo olfattivo, dove dovrebbero essere e, in terzo luogo, possiamo vedere che stanno formando nuovi neuroni in quel sito”.
La stessa tecnica potrebbe essere applicata anche agli studi sui danni cerebrali, ha detto Ruetz: “Le cellule staminali neurali nella zona subventricolare sono anche nel business della riparazione dei danni al tessuto cerebrale causati da ictus o lesioni cerebrali traumatiche“.
La connessione con il trasportatore di glucosio “È una scoperta promettente“, ha detto Brunet. Per prima cosa, suggerisce non solo la possibilità di progettare terapie farmaceutiche o genetiche per accendere la crescita di nuovi neuroni nei cervelli vecchi o danneggiati, ma anche la possibilità di sviluppare interventi comportamentali più semplici, come una dieta a basso contenuto di carboidrati che potrebbe regolare la quantità di glucosio assorbita dalle vecchie cellule staminali neurali.
I ricercatori hanno trovato altri percorsi provocatori degni di studi di follow-up. I geni relativi alle ciglia primarie, parti di alcune cellule cerebrali che svolgono un ruolo critico nel rilevamento e nell’elaborazione di segnali come fattori di crescita e neurotrasmettitori, sono anche associati all’attivazione delle cellule staminali neurali.
Conclusioni
Questa scoperta ha rassicurato il team sul fatto che la loro metodologia fosse efficace, in parte perché precedenti lavori non correlati avevano già scoperto associazioni tra l’organizzazione delle ciglia e la funzione delle cellule staminali neurali.
È anche interessante perché l’associazione con i nuovi indizi sulla trasmissione del glucosio potrebbe indicare percorsi alternativi di trattamento che potrebbero coinvolgere entrambi i percorsi, ha affermato Brunet.
“Potrebbe esserci un’interessante interconnessione tra le ciglia primarie, e la loro capacità di influenzare la quiescenza, il metabolismo e la funzione delle cellule staminali, e ciò che abbiamo scoperto in termini di metabolismo del glucosio“.
“Il passo successivo“, ha cocluso Brunet, “È quello di osservare più da vicino cosa fa la restrizione del glucosio, anziché l’eliminazione dei geni per il trasporto del glucosio, negli animali viventi”.
Lo studio è stato pubblicato su Nature.
