Il ruolo dei prioni nello sviluppo nervoso

Il ruolo dei prioni nello sviluppo nervoso.A patto che la struttura della molecola sia corretta, anche i prioni sono importanti nella plasticità sinaptica, la capacità dei neuroni di creare e mutare le connessioni tra loro, durante lo sviluppo del cervello. Lo sostiene uno studio italiano condotto da ricercatori della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati di Trieste (Sissa), in collaborazione con l’Università Politecnica delle Marche.

La proteina prionica PrP(C), o “prione”, è normalmente espressa in quantità elevate nel cervello, sia nelle cellule che formano la sostanza bianca delle connessioni nervose, sia all’interno delle cellule nervose stesse. Tuttavia, la sua struttura tridimensionale può subire delle mutazioni e dare vita alla forma patologica, o PrP(Sc), che è causa di malattie neurodegenerative come la scrapie nelle pecore, la mucca pazza, e la sindrome di Creutzfeldt-Jakob nell’uomo.

Ma che ruolo fisiologico hanno i prioni nelle cellule nervose?

Maddalena D. Caiati e colleghi, nello studio pubblicato dalla rivista Journal of Neuroscience, hanno voluto verificare il coinvolgimento delle proteine prioniche nei processi di plasticità sinaptica, alla base dell’apprendimento, durante lo sviluppo dell’ippocampo, un’area del cervello che immagazzina temporaneamente le informazioni durante l’apprendimento e la memoria grazie alla plasticità sinaptica dei suoi neuroni. Per fare questo, hanno ottenuto fettine di ippocampo da topolini, di 3-7 giorni, a cui mancano entrambi i geni della PrP(C), che quindi non possono produrre prioni all’interno delle loro cellule, e da topolini normali.

Successivamente, hanno stimolato le fettine di ippocampo con la tecnica del patch-clamp, che inietta nelle cellule nervose una soluzione salina e genera una loro risposta elettrica, immediatamente registrata dagli osservatori. I neuroni dei topolini normali, a seguito della stimolazione, hanno mantenuto per lungo tempo un aumento della trasmissione degli impulsi nervosi, il così detto potenziamento a lungo termine (LTD), che si è tradotto nel rinforzamento e nella stabilizzazione delle connessioni tra le cellule in comunicazione tra loro.

Questo fenomeno è alla base della formazione della memoria a lungo termine. Nei topolini senza i geni per i prioni, al contrario, si è verificato il fenomeno della depressione a lungo termine (LTD) dell’impulso nervoso, che normalmente si verifica quando le informazioni vengono cancellate, come nel caso della memoria quando viene consolidata e passata dall’ippocampo al cervello per dare vita al ricordo. In presenza della LTD, i neuroni non sono in grado di formare delle connessioni forti e  stabili tra loro, mentre le connessioni già esistenti si “smontano”.

“Questo dimostra che la proteina prionica cellulare controlla la direzione della plasticità nell’ippocampo in via di sviluppo”, ha dichiarato a Nature (che ha prontamente ripreso l’importante lavoro degli Italiani) il neurobiologo Enrico Cherubini, anticipando che lui e i suoi colleghi ora sono intenzionati a identificare le molecole responsabili del trasferimento del segnale del prione dalla membrana all’interno della cellula.

Nel 2010 un gruppo di ricerca internazionale facente capo all’Ospedale Universitario di Zurigo aveva messo in luce su Nature Neuroscience il contributo che i prioni danno al mantenimento della guaina mielinica degli assoni (nell’immagine), contribuendo così all’integrità dei nervi periferici.

Alessandra Gilardini, PhD

Referenze

  1. Caiati MD, et al. PrPC Controls via Protein Kinase A the Direction of Synaptic Plasticity in the Immature Hippocampus. J Neurosci. 2013 Feb 13;33(7):2973-83 (link)
  2. Costandi M, Proteins behind mad-cow disease also help brain to develop, Nature News, 14 Feb 2013 (link)
  3. Bremer J, et al. Axonal prion protein is required for peripheral myelin maintenance. Nat Neurosci. 2010 Mar;13(3):310-8. doi: 10.1038/nn.2483 (link)

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