I ricercatori si sono chiesti a lungo come le cellule gliali, che aiutano a fornire nutrimento e mantengano l’ambiente circostante intorno alle cellule nervose, modulino l’attività delle cellule nervose.
Guidati da Robert Paul Malchow, Professore associato di scienze biologiche presso l’Università dell’Illinois a Chicago, i ricercatori hanno scoperto che le cellule gliali possono modulare il rilascio di neurotrasmettitori – sostanze chimiche che trasmettono segnali tra le cellule nervose – aumentando l’acidità dell’ambiente extracellulare.
I risultati dello studio sono riportati nella rivista online PLOS ONE.
I neuroni comunicano tra di loro sia elettricamente – attraverso potenziali d’azione che provocano cambiamenti nella permeabilità della membrana cellulare – che chimicamente attraverso il rilascio di neurotrasmettitori, come la serotonina e la dopamina. L’adenosina trifosfato o ATP, è meglio conosciuta per il suo ruolo nel metabolismo in cui aiuta le cellule a utilizzare l’energia, ma è anche un neurotrasmettitore comune. Ricerche precedenti hanno suggerito che l’ATP potrebbe svolgere un ruolo nella segnalazione tra cellule gliali e cellule nervose.
( Vedi anche: Le cellule gliali e non i neuroni, sono più colpite dall’ invecchiamento).
Quando i ricercatori hanno applicato l’ATP alle cellule gliali della retina, hanno osservato un rilascio immediato e consistente di acido dalle cellule. “Abbiamo deciso di approfondire l’analisi di ATP e cellule gliali a causa di questa risposta davvero forte che ha aumentato i livelli di acido nell’ambiente proprio accanto alle cellule gliali di oltre il 1000%”, ha detto Malchow.
Negli organismi viventi, l’ATP viene rilasciato dai neuroni nello spazio tra le cellule nervose chiamate sinapsi, quando la cellula nervosa trasmette attivamente un messaggio ai suoi vicini.
I ricercatori hanno determinato che un aumento di ATP al di fuori delle cellule nervose provoca l’attivazione di ioni di idrogeno nelle cellule gliali adiacenti che aumentano l’acidità dell’ambiente extracellulare immediato. Gli ionidi di idrogeno, a loro volta, si legano ai canali del calcio nelle membrane delle cellule nervose, chiudendo questi canali. I canali del calcio, quando sono aperti, consentono il rilascio di neurotrasmettitori.
“L’ aumento di acidità nell’ambiente extracellulare prodotto dalle cellule gliali forma un circuito di feedback che impedisce il rilascio di troppo neurotrasmettitore”, ha spiegato Malchow.
I ricercatori hanno utilizzato sensori di pH ultrasensibili sviluppati presso il laboratorio biologico marino per misurare i cambiamenti nei livelli di pH attorno alle cellule gliali retiniche isolate da una varietà di organismi, compresi gli esseri umani.
I ricercatori ipotizzano che l’acido rilasciato dalle cellule gliali diminuisca il rilascio di neurotrasmettitori dalle cellule nervose. Questo perché l’acido si lega e inibisce i canali del calcio neuronale che controllano il rilascio di neurotrasmettitori.
“Riteniamo che questa liberazione di protoni mediata da ATP da cellule gliali agisca come un meccanismo di feedback essenziale in tutto il sistema nervoso per limitare l’eccitabilità dei neuroni”, ha spiegato Malchow.
