Reti perineuronali: non solo un bel vestito per i neuroni

PNAS - Proceedings of the National Academy of Sciences 
24 marzo 2020
Reti perineuronali: non solo un bel vestito per i neuroni

Carulli D^1,2,3, Broersen R^4,5, de Winter F⁶, Muir EM7, Mešković M⁴, de Waal M⁶, de Vries S⁶, Boele HJ⁵, Canto CB^4,5, De Zeeuw CI^8,5, Verhaagen J^1,9

Come tutti sappiamo, i bambini imparano molto più in fretta degli adulti, che si tratti di una nuova lingua o di suonare uno strumento musicale. Questo è dovuto alla elevata flessibilità - o plasticità - delle loro connessioni cerebrali. La plasticità cerebrale permette anche un recupero più veloce in caso di danno al cervello. Con l’avanzare dell’età i contatti tra i neuroni (sinapsi) diventano meno flessibili, ossia è più difficile che si formino nuove connessioni o che si modifichino le connessioni esistenti. Questo perché i neuroni vengono gradualmente rivestiti da una rete sempre più fitta di proteine e carboidrati, chiamata rete perineuronale, che “ingessa” le sinapsi.

Rete perineuronale (in verde, colorata tramite agglutinina di Wisteria floribuda) che circonda un neurone del cervelletto di topo. Nei buchi della rete sono presenti terminali pre-sinaptici (in rosso, colorati tramite anticorpi contro VGAT, che è una molecola espressa dai terminali assonali di neuroni GABAergici).

Daniela Carulli - ora in congedo, ma in forza al nostro gruppo di Fisiopatologia delle cellule staminali cerebrali - e i suoi collaboratori dell’Istituto olandese per le Neuroscienze hanno scoperto che durante un particolare tipo di apprendimento che dipende dal cervelletto (una regione del cervello che controlla i movimenti) le reti perineuronali si riducono, ma quando i ricordi sono consolidati le reti perineuronali si sono riformate.

I ricercatori, inoltre, utilizzando un enzima che rimuove le reti perineuronali, sono riusciti a causare dei notevoli cambiamenti nel numero delle sinapsi nel cervelletto, inducendo un miglioramento dell’apprendimento dei topi. Con questo trattamento, però, la capacità dei topi di ricordare quanto appreso è risultata diminuita, indicando che il mantenimento dei ricordi necessita di reti perinuronali intatte.

Questa ricerca rappresenta un passo avanti per le nostre conoscenze sulla formazione e il mantenimento dei ricordi. Tuttavia, i meccanismi con cui le reti perineuronali controllano la plasticità sono ancora da chiarire. Grazie alle ricerche future in quest’ambito si potranno sviluppare nuove terapie per migliorare le funzioni cognitive di anziani o di pazienti con malattie neurologiche.

Fettina di cervelletto di topo, che esprime la proteina fluorescente verde (GFP, in verde), e che è stata colorata tramite anticorpi contro terminali pre-sinaptic glutamatergici (VGLUT1, in blu, e VGLUT2, in giallo) e tramite marcatura per le reti perineuronali (agglutinina di Wisteria floribuda, in rosso).

¹ Laboratory for Neuroregeneration, Netherlands Institute for Neuroscience, Royal Academy of Arts and Sciences, 1105 BA Amsterdam, The Netherlands; d.carulli@nin.knaw.nl c.de.zeeuw@nin.knaw.nl j.verhaagen@nin.knaw.nl.
² Department of Neuroscience Rita Levi-Montalcini, University of Turin, 10040 Turin, Italy.
³ Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi, University of Turin, 10040 Turin, Italy.
⁴ Department of Cerebellar Coordination and Cognition, Netherlands Institute for Neuroscience, Royal Academy of Arts and Sciences, 1105 BA Amsterdam, The Netherlands.
⁵ Department of Neuroscience, Erasmus Medical Center (MC), 3015 CN Rotterdam, The Netherlands.
⁶ Laboratory for Neuroregeneration, Netherlands Institute for Neuroscience, Royal Academy of Arts and Sciences, 1105 BA Amsterdam, The Netherlands.
⁷ Department of Physiology, Development and Neuroscience, University of Cambridge, Cambridge CB2 3EG, United Kingdom.