(Cellule nervose-Immagine Credit Public Domain).
Il deficit di ossigeno, chiamato anche ipossia, nel cervello è in realtà uno stato di emergenza assoluto e può danneggiare in modo permanente le cellule nervose. Tuttavia, vi sono prove crescenti che in una certa misura anche l’ipossia può essere un segnale importante per la crescita.
Insieme agli scienziati degli Ospedali universitari di Copenaghen e di Amburgo-Eppendorf, i ricercatori del Max Planck Institute for Experimental Medicine di Göttingen hanno dimostrato nei topi che un’attività impegnativa mentalmente e fisicamente innesca non solo una “ipossia funzionale” locale, ma anche a livello cerebrale e sebbene in una forma attenuata, gli effetti sono simili alla privazione di ossigeno.
Ipossia funzionale nel cervello: immagine confocale che mostra la corteccia e l’ippocampo di un topo reporter di ipossia. Nota le molte cellule nervose ipossiche etichettate in rosso durante la sfida cognitiva-motoria. (verde: neuroni, blu: nuclei). Credito: MPI f. Medicina sperimentale (immagine ritagliata)
La carenza di ossigeno attiva, tra le altre cose, il fattore di crescita eritropoietina (Epo) che stimola la formazione di nuove sinapsi e cellule nervose. Questo meccanismo potrebbe spiegare perché l’allenamento fisico e mentale ha un effetto positivo sulle prestazioni mentali in età avanzata.
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L’anno scorso, i ricercatori del Max Planck Institute di Gottinga hanno scoperto in esperimenti su topi che attività impegnative mentalmente e fisicamente innescano un leggero deficit di ossigeno in alcune regioni del cervello. Questo alla fine porta alla formazione di nuove cellule nervose. I ricercatori hanno osservato che l’ipossia attiva il fattore di crescita eritropoietina (Epo) nel cervello. Sebbene sia noto principalmente per il suo effetto stimolante sui globuli rossi, Epo promuove anche la formazione di cellule nervose e la loro rete nel cervello.
In un nuovo studio, il gruppo di ricerca ha esaminato in dettaglio quali regioni del cervello e tipi di cellule sono colpiti dalla carenza di ossigeno. Per fare questo, hanno usato topi geneticamente modificati che producono una molecola in tutto il cervello che porta alla formazione di un colorante fluorescente quando c’è un deficit di ossigeno. Per sfidare i topi sia mentalmente che fisicamente, i ricercatori li hanno lasciati correre su ruote da corsa appositamente preparate, per diversi giorni. I topi dovevano concentrarsi mentre correvano su queste ruote per evitare di inciampare oltre ad esercitarsi fisicamente. I topi che non avevano accesso a una ruota da corsa e i topi esposti all’aria impoverita di ossigeno servivano da gruppi di confronto. I ricercatori hanno anche esaminato l’attivazione di geni in diverse regioni del cervello e popolazioni cellulari per scoprire come il cervello reagisce all’ipossia indotta dall’attività.
Cambiamenti nell’attività genica
In effetti, l’allenamento con la ruota da corsa ha avuto effetti simili alla riduzione del contenuto di ossigeno nell’aria che respiriamo. In entrambi i casi, il cambiamento nell’attività di molti geni era simile e si è verificato un lieve deficit di ossigeno in tutto il cervello. Tuttavia, c’erano grandi differenze tra i diversi tipi di cellule: le cellule nervose erano particolarmente colpite, mentre le cellule gliali (cellule ausiliarie dei neuroni) erano solo leggermente colpite. Inoltre, il gene Epo nel cervello, insieme a una serie di altri geni, è particolarmente stimolato durante l’attività sia mentale che fisica.
“Non sappiamo ancora se una lieve ipossia come risultato dell’attività porta anche a un più forte collegamento in rete delle cellule nervose – e persino alla loro formazione – nell’uomo. Vogliamo quindi condurre studi simili sugli esseri umani, ad esempio su soggetti che si allenano sulle cyclette”, afferma Hannelore Ehrenreich, a capo dello studio. I risultati potrebbero in definitiva portare benefici ai pazienti con malattie neurodegenerative in cui le cellule nervose muoiono o perdono sinapsi.
Fonte: MPG
