Immagine, crescita assonale appropriata e connettività sono essenziali per il cablaggio funzionale del cervello. Nell’attuale numero di Developmental Cell, Anton e colleghi mostrano che i segnali provenienti dalle ciglia primarie regolano lo sviluppo assonale e la connettività dei neuroni nel cervello in via di sviluppo. L’immagine mostra l’interruzione incrociata interrotta e l’organizzazione degli assoni (giallo) a seguito della delezione specifica del gene correlato alla sindrome di Joubert, Arl13b. Credito: Anton Lab.
“La Sindrome di Joubert è una malattia genetica che interessa il cervelletto e il tronco cerebrale, due organi situati alla base del cervello e coinvolti nel coordinamento dei movimenti, e si manifesta già nei primi mesi di vita con ipotonia, ritardo nell’acquisizione delle tappe dello sviluppo, disturbi respiratori (che tendono a migliorare con l’età) e movimenti anomali degli occhi. Più avanti, i bambini colpiti possono mostrare atassia (perdita della coordinazione muscolare), disturbi dell’apprendimento e ritardo mentale“.
I ricercatori della UNC School of Medicine hanno ora trovato un motivo chiave per cui la connettività non funziona e porta a condizioni di sviluppo neurologico rare, ma debilitanti come la sindrome di Joubert (JSRD).
Gli assoni sono le lunghe estensioni filiformi dei neuroni che inviano segnali elettrici ad altre cellule cerebrali. Grazie alla connettività assonale, i nostri cervelli e corpi possono svolgere tutti i compiti necessari.
Nello studio pubblicato sulla rivista Developmental Cell, i ricercatori guidati da Eva Anton, Ph.D., Professore di biologia cellulare e fisiologia presso l’UNC-Chapel Hill, mostrano come due mutazioni genetiche alterano la funzione delle ciglia neuronali: protuberanze simili a antenne che si trovano su molti tipi di cellule. Le ciglia disfunzionali risultanti influenzano la connettività assonale e portano a rari disturbi correlati alla sindrome di Joubert (JSRD).
“I nostri esperimenti dimostrano che la segnalazione ciliare facilita i modelli appropriati di sviluppo e connettività dell’assone”, ha detto Anton, che è membro del Centro di neuroscienza dell’UNC. “L’interruzione della segnalazione ciliare può portare a malformazioni del tratto assonale in JSRD”.
Sebbene le ciglia si trovino sulla maggior parte dei diversi tipi di cellule, il loro ruolo nello sviluppo del cervello è stato ampiamente sottovalutato, fino a poco tempo fa.
Gli scienziati ora sanno che le ciglia percepiscono l’ambiente che le circonda e che le ciglia disfunzionali compromettono la crescita assonale e la connettività durante lo sviluppo fetale. I bambini nati con ciglia disfunzionali e crescita assonale irregolare associata a connettività disfunzionale, possono sviluppare la sindrome di Joubert. Il segno del dente molare, un difetto caratteristico delle proiezioni assonali rilevabili nelle immagini MRI del cervello, viene spesso utilizzato per diagnosticare la JSRD.
Utilizzando modelli genetici di topo, Anton e colleghi hanno svelato come le ciglia diventano disfunzionali e influenzano la connettività assonale durante lo sviluppo del cervello. Nei topi, i ricercatori hanno scoperto che la disattivazione di Arl13b o Inpp5e compromette la capacità del cilio primario di funzionare come un hub di segnalazione e spiegato come la segnalazione guidata da ciglia regola la crescita degli assoni e la connettività nei cervelli normali e JSRD. Anton e colleghi hanno continuato a delineare i cambiamenti ciliati nella segnalazione cellulare, in particolare quelli mediati dalle principali proteine di segnalazione PI3K AKT e AC3 che modulano efficacemente il comportamento assonale.
Prima di questa ricerca, il significato delle ciglia primarie nell’emergere della connettività cerebrale era indefinito e la comunità di ricerca non aveva capito esattamente come la disregolazione delle ciglia potesse portare a difetti del tratto assonale nei disturbi correlati alla sindrome di Joubert.
“Facendo luce sul significato delle ciglia primarie nell’emergere della connettività cerebrale, questa ricerca ci aiuta a capire come la disregolazione delle ciglia abbia portato a difetti del tratto assonale nei disturbi correlati alla sindrome di Joubert”, ha detto Anton. “I nostri studi indicano che la manipolazione precisa della segnalazione ciliare in futuro potrebbe essere testata e utilizzata per alleviare i difetti di connettività neuronale nelle ciliopatie, come JSRD”.
Fonte, Developmental Cell
