Controllo respirazione, il ruolo degli astrociti

Controllo respirazione, il ruolo degli astrociti.Gli astrociti sarebbero in grado di rilevare la quantità di anidride carbonica presente nel sangue e di attivare le cellule nervose responsabili della regolazione del ritmo respiratorio. Lo dimostra uno studio pubblicato in questi giorni su Science, cooordinato dal fisiologo Alexander Gourine dell’University College di Londra (UCL), che apre una nuova via alla ricerca di una cura per le malattie respiratorie a causa sconosciuta, come la sindrome di morte improvvisa del neonato o “morte in culla”.

E’ noto che durante un esercizio fisico la concentrazione di anidride carbonica (CO2) nel sangue aumenta e lo acidifica, abbassando i livelli di pH fisiologico. Finora si pensava che la variazione del pH fosse avvertito da neuroni specializzati del nucleo retro-trapezoide (RTN), in grado di indurre i polmoni ad aumentare il ritmo respiratorio al fine di eliminare più CO2.

Il nuovo studio UCL ha scoperto che anche gli astrociti, cellule gliali specifiche del sistema nervoso centrale, possono accorgersi di questa diminuzione di pH e avere un ruolo primario nella risposta nervosa. In particolare, gli astrociti studiati sembrano risiedere nella parte anteriore del midollo allungato, adiacente agli RNT.

In che modo gli astrociti reagiscono alla diminuzione del pH? A differenza delle cellule nervose, che si eccitano attraverso impulsi elettrici, gli astrociti vengono attivati dalle variazioni di concentrazione cellulare dello ione calcio (Ca2+). Per capire, quindi, il meccanismo molecolare che si genera negli astrociti, Gourine e colleghi hanno iniettato nel cervello dei ratti un gene che codifica per una proteina fluorescente sensibile alla concentrazione di Ca2+.

Questo gene è dotato di un promotore specifico per la proteina gliofibrillare acida degli astrociti (GFAP); così la fluorescenza è espressa in modo specifico negli astrociti, e con intensità direttamente legata alla quantità di Ca2+ presente nella cellula. Per minimizzare l’influenza delle cellule nervose, nell’esperimento sono state usate tetrodossina e miscimolo, entrambi farmaci ad azione inibitoria dell’eccitabilità nervosa.

La variazione del pH del sangue genera un aumento della concentrazione di Ca2+ negli astrociti in prossimità delle arteriole. L’aumento di Ca2+ spinge l’astrocita a sintetizzare il messaggero chimico adenosina-5’-trifosfato (ATP), che viene liberato in numerose vescicole. L’ATP raggiunge i neuroni viciniori, coinvolti nel controllo della respirazione, che comunicheranno alle cellule dei polmoni di respirare di più per espellere la CO2 in eccesso. Lo stesso esperimento è stato condotto su porzioni di cervello e su colture di astrociti del midollo allungato confermando i risultati ottenuti nel modello animale.

“Storicamente le cellule gliali erano solo pensate come la colla del cervello, provvedendo alla struttura e al nutrimento del neurone, ma niente di più”, spiega Gourine. “Questo vecchio dogma è ora cambiato sostanzialmente: studi recenti hanno mostrato che gli astrociti possono anche aiutare i neuroni nell’elaborazione delle informazioni”.

Gli astrociti, quindi, se venissero direttamente collegati al meccanismo di regolazione del respiro potrebbero essere il bersaglio di future cure per i disturbi della respirazione a causa attualmente sconosciuta. Oltre alla morte in culla, si potrebbero meglio comprendere as esempio le cause della sindorme da ipoventilazione centrale congenita (Congenital Central Hypoventilation Syndrome – CCHS), un disordine del controllo della respirazione autonoma, che può risultare alterata o assente, conosicuta anche come “sindrome di Ondine”, dal nome dalla donna mitologica che maledisse l’adultero marito costringendolo a restare sveglio per poter respirare. I bambini con CCHS mostrano infatti una ventilazione adeguata durante la veglia ma insufficiente durante il sonno.

References:

 

1 Comment on "Controllo respirazione, il ruolo degli astrociti"

  1. E probabilmente ci sarà anche dell’altro …
    Se con tutto quello che studiamo il neurone ancora ne conosciamo quasi solo le generalità, figuriamoci quante cose ignoriamo sulla glia …

    Questo un post pubblicato tempo fa sul tema:

    http://neuroantropologia.wordpress.com/2009/03/27/gliascienza/

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  1. Cellule della glia

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