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Cellule Staminali e Neurogenesi

Attività Scientifica

Dalla polarizzazione neuronale all’integrazione dei neuroni nuovi-nati nell’ippocampo di adulto.

Punto 1

I neuroni neoformati nel giro dentato dell’ippocampo di adulto s’integrano nei circuiti neuronali preesistenti: ricevono inputsinaptici dalle fibre afferenti del fascio perforato provenienti dalla corteccia entorinale, e trasmettono outputsinaptici estendendo il proprio assone ai neuroni della regione CA3 dell’ippocampo.

I nuovi neuroni sono generati da cellule precursori con fenotipo gliale. Le cellule precursori sono localizzate in specifici microambienti, detti “nicchie”, entità biochimiche che annoverano un complesso insieme di segnali, come fattori solubili, molecole legate alle membrane cellulari e alle matrici extracellulari e diversi tipi cellulari.

Questi fattori giocano un ruolo fondamentale nella creazione di un microambiente neurogenico, utile al differenziamento dei neuroblasti. Affinché il neurone neoformato integri funzionalmente all’interno di specifici circuiti neuronali, deve differenziarsi attraverso distinte transizioni morfologiche (Figura 1A), quali la specificazioneassone/dendrite, crescita dell’assone, arborizzazione dendriticae infine sinaptogenesi.Durante il processo di formazione dell’assone il cono di crescita riceve segnali da molecole deputate alla specificazione e successiva crescita assonale.

I fattori di crescita neuronalee in particolare le Neurotrofine, sono molecole secrete che si prestano alla regolazione della specificazione e della crescita assonale.

Obiettivo

Questo progetto di ricerca verte a individuare i meccanismi molecolari coinvolti nella formazione dell’assone nei neuroni nuovi-nati nell’ippocampo di adulto. In particolare si studierà il ruolo dei recettori per le neurotrofine p75NTR e Trks nel processo di asso-genesi in modelli sperimentali in vitroedin vivo.

Coronal section of the mouse Figura 1 - A Sezione coronale di ippocampo di topo che evidenzia alcuni neuroni neoformati esprimenti GFP (green) nello strato granulare (gcl). I neuroni nuovi-nati estendono i dendriti nella zona molecolare (ml) del giro dentato e gli assoni verso la regione CA3 attraverso l’ilo (hl). Barra di scala è 100 µm. A fianco sono riportare delle ricostruzioni bi-dimensionali di neuroni nuovi-nati nelle diverse fasi di sviluppo.

Figura 1 - B I pannelli in alto mostrano neuroni nuovi-nati esprimenti GFP nelle diverse fasi di  differenziamento.

Punto 2
I nuovi neuroni non nascono spontaneamente in ogni zona nel cervello di mammifero adulto ma sembrano formarsi esclusivamente nei ventricoli del pro-encefalo e in una struttura più interna, l'ippocampo. L'ippocampo è una struttura sede dell’apprendimento e della memoria, essenziale per archiviare nuove informazioni, dove i giovani neuroni potrebbero stimolare la formazione di connessioni con quelli già esistenti.

La neurogenesi nel cervello adulto rappresenta un modello unico per apprendere ciò che è richiesto ai neuroni nuovi-nati per integrare funzionalmente nei circuiti neuronali pre-esistenti.

E noto, infatti, che l’incapacità di assolvere specifiche transizioni di maturazione quali: specificazione in sottotipi neuronali, decisione assone/dendrite, crescita dell’assone e arborizzazione dendritica, sinaptogenesi e infine incorporazione funzionale all’interno di specifici circuiti neuronali, determina la morte dei neuroni neoformati. E’ ipotizzabile che i suddetti meccanismi d’integrazione siano anche essenziali per rimpiazzare un neurone danneggiato con uno nuovo.

Obiettivo

L’idea di questo progetto di ricerca verte a individuare i meccanismi che sono essenziali per l’integrazione e quindi per la sopravvivenza dei neuroni nuovi-nati, allo scopo di tracciare le basi scientifiche per future strategie sperimentali che vertano alla sostituzione di un neurone degenerato con nuovi neuroni.