Dalla complessità delle reti neurali alle funzioni e strutture biologiche di base, il cervello umano rivela i suoi segreti, ma con difficoltà. I progressi della neuroimmagine e della biologia molecolare hanno permesso agli scienziati di studiare il cervello vivente a un livello di dettaglio finora irraggiungibile, solo di recente, svelando molti dei suoi misteri. L’ultima scoperta, descritta oggi sulla rivista Science, riguarda una componente finora sconosciuta dell’anatomia cerebrale che funge sia da barriera protettiva sia da piattaforma da cui le cellule immunitarie monitorano il cervello alla ricerca di infezioni e infiammazioni.
Il nuovo studio proviene dai laboratori di Maiken Nedergaard, co-direttrice del Centro di neuromedicina traslazionale dell’Università di Rochester e dell’Università di Copenaghen, e di Kjeld Møllgård, professore di neuroanatomia all’Università di Copenaghen. Nedergaard e i suoi colleghi hanno trasformato la nostra comprensione della meccanica fondamentale del cervello umano e hanno fatto importanti scoperte nel campo delle neuroscienze, tra cui la descrizione dettagliata delle numerose funzioni critiche di cellule cerebrali precedentemente trascurate, chiamate glia, e del processo unico di rimozione dei rifiuti del cervello, che il laboratorio ha chiamato sistema glinfatico. “La scoperta di una nuova struttura anatomica che segrega e aiuta a controllare il flusso del liquido cerebrospinale (LCR) all’interno e intorno al cervello ci permette di comprendere meglio il ruolo sofisticato che il LCR svolge non solo nel trasporto e nella rimozione dei rifiuti dal cervello, ma anche nel supporto delle sue difese immunitarie”, ha dichiarato Nedergaard. Lo studio si concentra sulle membrane che racchiudono il cervello, che creano una barriera dal resto del corpo e lo mantengono immerso nel liquor (altro nome del liquido cerebrospinale): ciò che è collettivamente chiamato strato meningeo (le meningi), una barriera composta da tre singoli strati noti come la dura, l’aracnoide e la pia madre. Il nuovo strato scoperto dal team di ricerca statunitense e danese divide ulteriormente lo spazio sotto lo strato aracnoideo, lo spazio subaracnoideo, in due compartimenti, separati dallo strato appena descritto, che i ricercatori chiamano SLYM, abbreviazione di Subarachnoidal LYmphatic-like Membrane. Sebbene gran parte della ricerca contenuta nel documento descriva la funzione della SLYM nei topi, i ricercatori ne segnalano l’effettiva presenza anche nel cervello umano adulto.
La SLYM è un tipo di membrana chiamata mesotelio, che è nota per rivestire altri organi del corpo, compresi i polmoni e il cuore. I mesoteli in genere circondano e proteggono gli organi e ospitano le cellule immunitarie. L’idea che una membrana simile possa esistere nel sistema nervoso centrale è stata posta per la prima volta da Møllgård, primo autore dello studio. La sua ricerca si concentra sulla neurobiologia dello sviluppo e sui sistemi di barriere che proteggono il cervello.
Nella profondità della SLYM
La nuova membrana è molto sottile e delicata e consiste in una o poche cellule di spessore. Tuttavia, la SLYM è una barriera molto stretta e permette il transito solo di molecole molto piccole; sembra separare il liquor “pulito” da quello “sporco”. Quest’ultima osservazione suggerisce il probabile ruolo svolto dalla SLYM nel sistema glinfatico, che richiede un flusso e uno scambio controllato di liquor, consentendo l’afflusso di fresco e allontanando dal sistema nervoso centrale le proteine tossiche associate all’Alzheimer e ad altre malattie neurologiche. Questa scoperta aiuterà i ricercatori a comprendere con maggiore precisione la meccanica del sistema glinfatico, che è stato oggetto di una recente sovvenzione di 13 milioni di dollari da parte del National Institutes of Health’s BRAIN Initiative al Center for Translational Neuromedicine dell’Università di Rochester.
Lo SLYM sembra anche importante per le difese del cervello. Il sistema nervoso centrale mantiene una propria popolazione nativa di cellule immunitarie e l’integrità della membrana impedisce alle cellule immunitarie esterne di entrare. Inoltre, la SLYM sembra ospitare una propria popolazione di cellule immunitarie del sistema nervoso centrale che utilizzano la utilizzano per la sorveglianza sulla superficie del cervello, consentendo loro di scansionare il liquor di passaggio alla ricerca di segni di infezione.
Ricerche future
La scoperta della SLYM apre le porte a ulteriori studi sul suo ruolo nelle malattie cerebrali. Ad esempio, i ricercatori notano che durante l’infiammazione e l’invecchiamento, sulla membrana si riuniscono concentrazioni più grandi e diversificate di cellule immunitarie. Quando la membrana è stata rotta durante una lesione cerebrale traumatica, la conseguente interruzione del flusso del liquor ha compromesso il sistema glinfatico e ha permesso alle cellule immunitarie del sistema nervoso non centrale di entrare nel cervello. Queste e altre osservazioni simili suggeriscono che diverse malattie come la sclerosi multipla, le infezioni del sistema nervoso centrale e il morbo di Alzheimer, potrebbero essere innescate o aggravate da anomalie nella funzione di SLYM. Suggeriscono inoltre che la somministrazione di farmaci e terapie geniche al cervello può essere influenzata dalla funzione di SLYM, che dovrà essere presa in considerazione durante lo sviluppo di nuove generazioni di terapie biologiche.
