Il ruolo della glia nello sviluppo cerebrale / The role of glia in brain development

Il ruolo della glia nello sviluppo cerebraleThe role of glia in brain development



Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa



Lo sviluppo della retina (in alto) è finemente coordinato con lo sviluppo della regione del lobo ottico del cervello (sfera sottostante). Nell’immagine – ottenuta co tecnica di microscopia confocale - i neuroni sono in giallo mentre i loro prolungamenti (gli assoni) sono in azzurro. In magenta sono indicate le regioni in cui è attiva la differenziazione cellulare regolata dalle cellule della glia. (Cortesia Vilaiwan M Fernandes, Desplan Lab, NYU's Department of Biology)

The retina development (top) is finely coordinated with the development of the region of the lobe of the brain (underlying sphere). In the image - obtained with confocal microscopy technique - the neurons are in yellow while their extensions (axons) are in blue. Magenta indicates the regions where cellular differentiation regulated by glia cells is activated.

Il corretto sviluppo del cervello, dalla differenziazione in differenti tipi di neuroni alla definizione delle connessioni fondamentali tra di essi, è diretto da una classe di cellule cerebrali, le cosiddette cellule della glia, che fino ad alcuni anni fa si pensava avessero solo un ruolo passivo di sostegno meccanico e supporto nurritivo ai neuroni.

La differenziazione dei neuroni cerebrali nei loro diversi tipi cellulari e lo sviluppo dell'architettura del cervello dipendono dalle cellule della glia, un'ampia classe di cellule che, pur costituendo una parte significativa della massa cerebrale, non sono neuroni. La scoperta del ruolo essenziale della glia nello sviluppo del cervello - realizzata da ricercatori della New York University e illustrata in un articolo pubblicato su "Science" - modifica radicalmente la nostra concezione della funzione di questa struttura cerebrale. Fino a poco tempo fa si pensava infatti che le sue cellule - fra le quali si annoverano gli astrociti e gli oligodendrociti - avessero una mera funzione di sostegno meccanico e di trasporto delle sostanze nutritive ai neuroni.

Per analizzare il ruolo della glia nello sviluppo del cervello, Vilaiwan M. Fernandes e colleghi hanno esaminato il sistema visivo del moscerino della frutta (Drosophila melanogaster) che, al pari di quello umano, contiene una serie di complessi microcircuiti che rilevano la luce ed elaborano una mappa complessiva di tutto il campo visivo. Il sistema visivo è inoltre di particolare interesse perché il progressivo aumento dei neuroni nella retina deve essere finemente coordinato con il loro collegamento ad altri neuroni che si trovano in regioni lontane del cervello, come la corteccia visiva.


Con una serie di esperimenti che prevedevano la modifica genetica di cellule della glia, così da impedire a esse la sintesi di specifiche sostanze, i ricercatori hanno potuto dimostrare che alcuni gruppi di cellule gliali rilasciano una gamma di molecole che agiscono sulle staminali destinate a differenziarsi in neuroni. A seconda della molecola e della sua concentrazione nel mezzo circostante alla staminale che ne è il bersaglio (la concentrazione sarà tanto 
minore quanto più lontana è la staminale bersaglio), la staminale stessa si differenzierà in un particolare tipo di neurone. (Nella sola retina si conta circa una ventina di tipi di neuroni differenti, che svolgono differenti funzioni, ai quali vanno aggiunti quelli delle aree visive cerebrali.)

Anche se l'importanza dei gradienti di concentrazione di diverse molecole nei processi di sviluppo di un organismo è ben nota agli studiosi di embriologia, la scoperta che lo sviluppo cerebrale è diretto dalle cellule gliali attraverso il rilascio di specifiche sostanze ha potenziali ricadute in campo medico. Una più precisa definizione del meccanismo potrebbe infatti rendere più efficace e sicuro il ricorso al trapianto di cellule staminali per porre rimedio a lesioni del tessuto cerebrale.

ENGLISH

The proper development of the brain, from differentiation to different types of neurons to the definition of the fundamental connections between them, is directed by a class of brain cells, the so-called glia cells, which until a few years ago were thought to have only a passive role mechanical support and nursing support to neurons.

Differentiation of brain neurons in their different cell types and the development of brain architecture depend on glia cells, a broad class of cells which, while forming a significant part of the brain mass, are not neurons. The discovery of the essential role of glia in brain development - made by researchers at New York University and illustrated in an article published in Science - radically modifies our conception of the function of this cerebral structure. Until recently, it was thought that its cells - including astrocytes and oligodendrocytes - had a mere function of mechanical support and transport of nutrients to neurons.

To analyze the role of glia in the development of the brain, Vilaiwan M. Fernandes and colleagues examined the visual system of fruit fly (Drosophila melanogaster), which, like the human one, contains a series of microcircuit complexes that detect light and process a comprehensive map across the visual field. The visual system is also of particular interest because the progressive increase of neurons in the retina must be finely coordinated with their connection to other neurons located in distant regions of the brain, such as the visual cortex.


With a series of experiments involving the genetic modification of glia cells to prevent them from synthesizing specific substances, researchers could demonstrate that some glial cell groups release a range of molecules that act on stem cells destined to differentiate into neurons. Depending on the molecule and its concentration in the surrounding environment to the target's stem (concentration will be so much
the smaller the target is than the target), the same stem will differentiate in a particular type of neuron. (The retina only counts about twenty types of different neurons, which perform different functions, to which those in the visual brain areas are added.)

Although the importance of the concentration gradients of different molecules in the development processes of an organism is well known to embryology scholars, the discovery that brain development is directed by glial cells through the release of specific substances has potential medical repercussions . More precise definition of the mechanism could in fact make it more effective and safe to use stem cell transplantation to remedy brain injury.


Da:

http://www.lescienze.it/news/2017/09/04/news/sviluppo_cervello_cellule_glia-3647342/


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