Alterazioni del segnale Ca2+ intracellulare negli astrociti in modelli di attivazione immunitaria perinatale: implicazioni per i disturbi del neurosviluppo.

Lo studio del sistema nervoso centrale (SNC) e delle malattie che lo colpiscono, come le malattie del neurosviluppo e quelle neurodegenerative, è storicamente incentrato sulle cellule neuronali. Solo recentemente la ricerca si è estesa alle cellule gliali, che nel SNC includono astrociti, oligodendrociti, cellule della microglia e cellule ependimali. Di particolare rilevanza sono gli astrociti, oggi riconosciuti non solo come elementi fondamentali per lo sviluppo e il mantenimento dell’omeostasi del SNC, ma anche come importanti modulatori dell’integrazione dei segnali neuronali. Gli astrociti rilevano l’attività neuronale e la modulano in modo altamente regolato, rilasciando, con meccanismo calcio (Ca2+) dipendente, molecole biologicamente attive dette gliotrasmettitori. In questo modo gli astrociti modulano le risposte neuronali agli stimoli esterni influenzando molte delle nostre azioni e comportamenti. Alterazioni funzionali in questo tipo di cellule possono quindi contribuire all’insorgenza di disturbi del neurosviluppo (NDD) come il disturbo dello spettro autistico (ASD), il disturbo da deficit di attenzione/iperattività (ADHD) ed altri disturbi cognitivi e comportamentali. Un fattore di rischio importante per queste patologie, la cui diagnosi è in continuo aumento, è rappresentato dall’attivazione immunitaria durante il neurosviluppo, fetale o neonatale, ovvero durante un periodo critico in cui le cellule gliali svolgono funzioni fondamentali per la corretta maturazione del cervello. In particolar modo l’attivazione immunitaria può inficiare la corretta maturazione e funzionalità degli astrociti, determinando alterazioni sia dal punto di vista dell’omeostasi del SNC, che della corretta comunicazione neurone-astrocita. La comprensione degli eventi molecolari e cellulari coinvolti in questi disturbi è fondamentale per lo sviluppo di nuove terapie mirate. Attraverso l’utilizzo della microscopia a scansione laser a due fotoni (2PLSM), abbiamo studiato in un modello di ASD (attivazione immunitaria perinatale (PIA)) le possibili variazioni indotte dall’evento infiammatorio negli astrociti in termini di eventi intracellulari di Ca2+ negli astrociti. Utilizzando come agenti pro-infiammatori lipopolisaccaride (LPS) oppure acido poliinosinico-policitidilico (Poly (I:C)), abbiamo quindi indotto un’attivazione immunitaria neonatale in topi di due giorni di età. Un mese prima dell’esperimento di imaging, abbiamo eseguito nei topi trattati un’iniezione intracranica di virus adenoassociati (AAV), entrambi recanti promotore astrocitario gfaABC1D e codificanti per il sensore fluorescente del Ca²⁺ GCaMP6f ed il marcatore astrocitario tdTomato. Abbiamo infine studiato l’attività del Ca²⁺ negli astrociti in fettine di corteccia somatosensoriale (SSCx) ottenute dai giovani topi adulti precedentemente iniettati. Nei topi sottoposti ad immunoattivazione perinatale abbiamo rilevato un aumento degli eventi Ca2+ astrocitari. In particolare abbiamo osservato, rispetto ai controlli, un maggior numero di astrociti con attività nel soma e un aumento della frequenza e dell’area di estensione degli eventi nei piccoli processi astrocitari, mentre l’ampiezza del segnale è risultata diminuita. Nel complesso, questi risultati indicano che un’attivazione immunitaria neonatale è in grado di alterare il segnale Ca²⁺ negli astrociti, determinando modificazioni persistenti rilevate in giovani adulti. Tali alterazioni suggeriscono fortemente un coinvolgimento degli astrociti nei meccanismi cellulari associati all’insorgenza di NDD. Gli astrociti potrebbero dunque rappresentare un nuovo potenziale bersaglio terapeutico nel contesto dei NDD, mentre lo studio delle alterazioni del segnale Ca²⁺ astrocitario potrebbe contribuire all’identificazione di future strategie terapeutiche mirate.