La salute dei neuroni nel cervello dipende anche dal continuo scambio di segnali con le cellule dell’ambiente circostante. Se questa rete di comunicazione si modifica, l’equilibrio del tessuto nervoso può venir meno, contribuendo allo sviluppo e all’avanzamento delle malattie neurodegenerative. Un nuovo studio pubblicato su Nature Neuroscience chiarisce uno dei meccanismi attraverso cui lo stress dei mitocondri può compromettere questa comunicazione. I mitocondri sono le strutture cellulari che producono energia e partecipano a numerose funzioni biologiche.
Il lavoro è stato coordinato da Michela Deleidi dell’Institut Imagine di Parigi. Ha partecipato Dario Brunetti, ricercatore del dipartimento di Scienze Cliniche e di Comunità dell’Università degli Studi di Milano e della Fondazione IRCCS Istituto Neurologico “Besta”.
Quando lo stress mitocondriale compromette la comunicazione cellulare
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La ricerca ha studiato ciò che accade quando nella microglia si accumulano problemi nel controllo della qualità delle proteine all’interno dei mitocondri. Queste cellule entrano in uno stato di stress prolungato. La risposta, nota come mtUPR (mitochondrial unfolded protein response), è un meccanismo di difesa delle cellule che modificano il proprio metabolismo. E comunicano meno efficacemente con neuroni e altre cellule di supporto del sistema nervoso.
Se questa risposta resta attiva in modo cronico, può favorire senescenza cellulare, e contribuire alla perdita dell’equilibrio del sistema nervoso. Può anche creare un ambiente pro-infiammatorio in grado di contribuire ai processi associati alla neurodegenerazione.
La microglia, cellule coinvolte nell’equilibrio del cervello
La microglia, cellule coinvolte nella sorveglianza e nell’equilibrio del cervello, sono responsabili della “sorveglianza immunitaria” del sistema nervoso centrale. Costituiscono la prima linea di difesa contro organismi patogeni.
Secondo l’Istituto Superiore di Sanità (ISS), la microglia svolge un ruolo importantissimo durante lo sviluppo, partecipando al modellamento dell’architettura cerebrale. Perturbazioni del microambiente cerebrale, come ad esempio lesioni o infezioni, inducono cambiamenti morfologici e funzionali della microglia che, attivandosi, innesca una risposta infiammatoria. Risposta volta a ristabilire l’equilibrio del tessuto danneggiato. Tuttavia, una eccessiva o difettiva attivazione di queste cellule può determinare l’instaurarsi di una patologia cronica. Per questo motivo, studiare la reazione delle cellule microgliali a condizioni patologiche è fondamentale per direzionare la loro risposta verso la risoluzione del danno.
Indagare i meccanismi rilevanti nelle malattie neurodegenerative
I ricercatori hanno utilizzato diversi modelli sperimentali basati su cellule staminali pluripotenti umane, colture cellulari composte da neuroni, astrociti e microglia, e organoidi cerebrali contenenti microglia.
Le osservazioni su modelli murini mostrano che lo studio di difetti genetici rari, come quelli legati a PITRM1, può aiutare a comprendere processi biologici più generali. Queste condizioni, proprio perché dipendono da alterazioni molto specifiche, offrono una chiave di lettura molto utile. È, infatti, fondamentale per indagare meccanismi che possono essere rilevanti anche nelle malattie neurodegenerative più comuni associate all’invecchiamento.
Lo stress mitocondriale può modificare il comportamento della microglia
Lo studio giunge ad un rilevante risultato. «Un meccanismo cellulare deputato alla protezione dei mitocondri può, se attivato in modo cronico nella microglia, contribuire a creare un ambiente sfavorevole per il tessuto nervoso». Lo spiega Dario Brunetti. «I risultati aiutano a comprendere meglio il legame tra alterazioni della proteostasi mitocondriale, infiammazione e neurodegenerazione. Confermano, inoltre, l’importanza di studiare anche le malattie rare per individuare processi biologici più ampi».
«La microglia è sempre più riconosciuta come un elemento centrale nei processi di invecchiamento e neurodegenerazione», conclude Michela Deleidi. «Il nostro lavoro indica che lo stress mitocondriale può modificare il comportamento di queste cellule, alterando il dialogo con neuroni e altre cellule gliali. Comprendere questi meccanismi potrà contribuire a individuare nuove strategie mirate alle componenti cellulari e metaboliche coinvolte nelle malattie neurodegenerative».