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For a long time, astrocytes were treated as one undifferentiated crowd. These star-shaped cells are the most abundant support cells in the brain and spinal cord, and scientists had wondered whether they came in specialized types that do different jobs, as neurons do. A study in Nature by researchers at Baylor College of Medicine now answers yes: distinct astrocyte subtypes carry out distinct tasks in the living brain.
Per molto tempo gli astrociti sono stati trattati come un'unica folla indifferenziata. Queste cellule a forma di stella sono le più abbondanti cellule di supporto nel cervello e nel midollo spinale, e gli scienziati si erano chiesti se esistessero in tipi specializzati che svolgono compiti diversi, come accade per i neuroni. Uno studio pubblicato su Nature da ricercatori del Baylor College of Medicine ora risponde di sì: sottotipi distinti di astrociti svolgono compiti distinti nel cervello vivo.
The team focused on CD51, a protein that sits on the surface of some astrocytes but not others. Earlier work had shown that CD51 divides astrocytes into groups with different molecular features. But no animal models or lab tools existed to compare the two groups in a working brain. The researchers first built a new mouse line that lets them label and control CD51-positive and CD51-negative astrocytes separately, then compared them in the cerebral cortex, the outer layer that handles thinking, sensing and voluntary movement, and in the hippocampus, key to forming memories. They studied developing, adult and injured brains.
Il team si è concentrato sulla CD51, una proteina che si trova sulla superficie di alcuni astrociti ma non di altri. Lavori precedenti avevano mostrato che la CD51 divide gli astrociti in gruppi con caratteristiche molecolari diverse. Però non esistevano modelli animali né strumenti di laboratorio per confrontare i due gruppi in un cervello in funzione. I ricercatori hanno prima creato una nuova linea di topi che permette di marcare e controllare separatamente gli astrociti CD51-positivi e CD51-negativi, poi li hanno confrontati nella corteccia cerebrale, lo strato esterno che gestisce il pensiero, la percezione e il movimento volontario, e nell'ippocampo, essenziale per la formazione dei ricordi. Hanno studiato cervelli in sviluppo, adulti e lesionati.
In the developing and injured cortex, CD51-positive astrocytes help form synapses, the junctions where neurons pass messages to each other, and they do this using a protein called glypican 6. CD51-negative astrocytes do not. In the hippocampus, CD51-positive astrocytes help memory circuits work and adapt, while CD51-negative astrocytes do not, and the CD51 protein itself drives the rewiring of these circuits.
Nella corteccia in sviluppo e in quella lesionata, gli astrociti CD51-positivi contribuiscono alla formazione delle sinapsi, le giunzioni in cui i neuroni si trasmettono messaggi, e lo fanno tramite una proteina chiamata glipicano 6. Gli astrociti CD51-negativi no. Nell'ippocampo, gli astrociti CD51-positivi aiutano i circuiti della memoria a funzionare e ad adattarsi, mentre quelli CD51-negativi non lo fanno, e la stessa proteina CD51 guida il riassetto di questi circuiti.
The findings also matter after brain injury. In mice that had a stroke, CD51-positive astrocytes helped the brain recover function by remodeling connections between neurons, while CD51-negative astrocytes did not. Researchers studying astrocytes in health and disease will now need to specify which subtype they are studying, the team says. For patients, nothing changes yet: the study is in mice, and the team gives no timeline for applying it to people.
I risultati hanno importanza anche dopo una lesione cerebrale. Nei topi colpiti da ictus, gli astrociti CD51-positivi hanno aiutato il cervello a recuperare funzioni rimodellando le connessioni tra i neuroni, mentre quelli CD51-negativi no. I ricercatori che studiano gli astrociti in salute e malattia dovranno ora specificare quale sottotipo stanno studiando, afferma il team. Per i pazienti, per ora non cambia nulla: lo studio riguarda i topi e il team non indica tempi per applicarlo alle persone.