Le fibre nervose attive del cervello vengono rifornite di energia in modo dinamico.

Le cellule specializzate chiamate oligodendrociti reagiscono all’attività delle cellule cerebrali e forniscono energia alle lunghe connessioni nervose, come hanno dimostrato i ricercatori. Se questa comunicazione cellulare viene interrotta nei topi, con l’avanzare dell’età si verificano gravi danni alle fibre nervose, simili a quelli riscontrati nelle malattie neurodegenerative.

Il funzionamento del cervello dipende dalla rapida trasmissione dei segnali elettrici lungo gli assoni. Questi lunghi prolungamenti delle cellule nervose collegano tra loro miliardi di cellule cerebrali. Per garantire una trasmissione rapida ed efficiente dei segnali, gli assoni sono racchiusi e isolati da cellule speciali: gli oligodendrociti.

Ora un team di neuroscienziati guidati da Aiman Saab presso l’Istituto di Farmacologia e Tossicologia dell’Università di Zurigo (UZH) ha scoperto una nuova funzione centrale di queste cellule isolanti nel cervello del topo: "Gli oligodendrociti non solo percepiscono i segnali delle fibre nervose attive, ma reagiscono direttamente ad essi accelerando il consumo della fonte energetica primaria, il glucosio", spiega Saab. Forniscono quindi molecole ricche di energia agli assoni che si attivano rapidamente, per coprire il loro fabbisogno energetico dinamico.

Per capire come gli assoni attivi comunicano con gli oligodendrociti che li circondano, i ricercatori hanno esaminato il nervo ottico del topo. Per osservare lo "sparo" delle fibre nervose dopo la stimolazione e la reazione degli oligodendrociti, hanno utilizzato minuscoli biosensori: proteine prodotte artificialmente che fungono da rilevatori microscopici di cambiamenti molecolari. Questo ci ha permesso di dimostrare che il potassio è il segnale chiave che attiva gli oligodendrociti. Viene rilasciato dagli assoni durante lo sparo", spiega Zoe Looser, primo autore dello studio.

I ricercatori hanno anche identificato uno specifico canale del potassio chiamato "Kir4.1" come attore chiave nella comunicazione tra fibre nervose e oligodendrociti. Per indagare sul suo ruolo, il team ha utilizzato topi geneticamente modificati che mancavano di questi canali negli oligodendrociti. In questi topi, gli assoni mostravano livelli ridotti di lattato ed erano meno reattivi all’aumento del lattato durante l’attivazione. Il lattato è un importante sottoprodotto del metabolismo del glucosio e indica la velocità di questo processo. I canali del potassio mancanti hanno portato a una riduzione del metabolismo del glucosio nelle fibre nervose e infine, con l’invecchiamento dei topi, a un grave danno assonale", aggiunge Looser.

Come l’età e le malattie influenzano la salute delle fibre nervose

Gli oligodendrociti svolgono quindi un ruolo chiave nella regolazione dei processi metabolici negli assoni, essenziali per la salute delle connessioni nervose nel cervello. Inoltre, il glucosio non solo fornisce energia agli assoni, ma supporta anche i meccanismi di protezione contro i danni cellulari causati dallo stress ossidativo. Se il metabolismo del glucosio nelle fibre nervose è disturbato a causa di un danno negli oligodendrociti, ciò può causare un danno a lungo termine alle cellule nervose. Questo è paragonabile al danno alle cellule nervose che si verifica in età avanzata e nelle malattie neurodegenerative come la sclerosi multipla e l’Alzheimer", spiega Aiman Saab. I ricercatori vogliono ora approfondire questo legame.

Letteratura :
Zoe J. Looser, et. al. L’accoppiamento metabolico oligodendrociti-assoni è mediato dal K+ extracellulare e mantiene la salute degli assoni. Nature Neuroscience. 24 gennaio 2024. DOI: 10.1038/s41593’023 -01558-3