Connessioni cerebrali: Roma Tor Vergata identifica un meccanismo chiave nello sviluppo
Un nuovo studio coordinato dall'Università di Roma Tor Vergata fa luce su uno dei meccanismi fondamentali che regolano la formazione delle connessioni cerebrali durante lo sviluppo e sul loro possibile coinvolgimento in disturbi complessi come autismo e schizofrenia.
Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications, è stato condotto da un team di ricerca coordinato da Claudia Bagni, docente di Biologia applicata dell'Ateneo e affiliata al Dipartimento di Neuroscienze Fondamentali dell'Università di Losanna.
Autismo e schizofrenia, pur manifestandosi in modo molto diverso, condividono un elemento cruciale: alterazioni nelle connessioni del cervello. In particolare, numerosi studi hanno evidenziato anomalie nella materia bianca e nel corpo calloso, la principale struttura che consente la comunicazione tra i due emisferi cerebrali. In Italia, circa un bambino su 77 riceve una diagnosi di disturbo dello spettro autistico, mentre la schizofrenia interessa circa lo 0,5% della popolazione, con un impatto significativo sia sul piano clinico sia su quello sociale.
Al centro dello studio c'è CYFIP1, un gene localizzato nella regione cromosomica 15q11.2, già noto per il suo legame con il rischio di sviluppare disturbi del neurosviluppo. Variazioni in questa regione, come delezioni o duplicazioni, sono associate ad alterazioni sottili ma persistenti dell'organizzazione delle connessioni cerebrali.
Il gruppo di ricerca coordinato dalla professoressa Bagni aveva già dimostrato, in un precedente lavoro del 2019, che modelli murini con una sola copia funzionante del gene (Cyfip1+/–), utilizzati come modello genetico di autismo, presentano una ridotta comunicazione tra i due emisferi, un corpo calloso più piccolo e una mielinizzazione compromessa, caratteristiche riscontrabili anche in pazienti con autismo e schizofrenia.
Il nuovo studio chiarisce ora il meccanismo cellulare alla base di queste alterazioni. Durante lo sviluppo del cervello, gli assoni – le lunghe estensioni dei neuroni che permettono la trasmissione delle informazioni – devono crescere e ramificarsi correttamente per costruire reti funzionali efficienti. Nei modelli Cyfip1+/–, gli assoni che formano il corpo calloso crescono e si ramificano più lentamente già nelle fasi iniziali dello sviluppo. Questo rallentamento è legato a una riduzione dei livelli di calcio all'interno dei neuroni, sia nel citoplasma sia nei mitocondri. Il calcio svolge infatti un ruolo essenziale nel regolare il citoscheletro, che consente l'allungamento degli assoni, e nel sostenere la produzione di energia necessaria alla crescita neuronale. Un deficit di calcio si traduce quindi in un ritardo significativo nella costruzione delle connessioni cerebrali.
Carlotta Ricci, autrice dello studio, commenta sulla funzione della proteina CYFIP1 nel regolare i canali del calcio “Abbiamo dimostrato che la proteina CYFIP1 svolge un ruolo diretto nella regolazione dei canali del calcio: essa lega e stabilizza gli mRNA che codificano per specifiche subunità di questi canali. Quando i livelli di CYFIP1 sono ridotti, gli mRNA si degradano più rapidamente, determinando una diminuzione del numero di canali del calcio presenti sulla membrana neuronale. Ne consegue una riduzione dell'ingresso di calcio e, a cascata, un rallentamento della crescita degli assoni”.
Claudia Bagni sottolinea anche le implicazioni più promettenti dei risultati ottenuti: “Aspetti rilevanti del nostro studio sono aver identificato le cause della compromissione della corretta formazione delle connessioni tra i due emisferi del cervello in un modello di autismo e dimostrato che il ripristino dei livelli di calcio intracellulare consente di correggere i difetti di crescita degli assoni. Questo non solo conferma il ruolo centrale del calcio nello sviluppo neuronale, ma suggerisce anche che le alterazioni causate da CYFIP1 potrebbero essere, almeno in parte, modificabili”.
Nel complesso, lo studio rafforza il contributo dell'Università di Roma Tor Vergata alla ricerca neuroscientifica internazionale e offre nuove chiavi di lettura sui meccanismi che portano a difetti di connettività cerebrale, aprendo la strada a future ricerche su interventi mirati che potrebbero, un giorno, aiutare a prevenire o attenuare alcune delle caratteristiche associate ai disturbi del neurosviluppo.
Team di ricerca che ha contribuito allo studio:
Dott.ssa Carlotta Ricci, Dott.ssa Maëllie Julie Midroit, Dott. Federico Caicci, Dott. Tilmann Achsel, Dott.ssa Nuria Dominguez-Iturza e Prof.ssa Claudia Bagni.
Leggi l'articolo scientifico su Nature Communications:
Legenda dell'immagine.
Neuroni corticali di topo coltivati in dispositivi microfluidici. I corpi cellulari neuronali rimangono confinati nel compartimento del soma, mentre gli assoni si estendono attraverso le micro-scanalature nel compartimento assonale permettendo la quantizzazione di molteplici parametri quali la crescita ed altri (immagine realizzata dalla Dr. Nuria Dominguez-Iturza, coautrice dello studio).
a cura dell'Ufficio Stampa di Ateneo