I danni al materiale genetico delle cellule nervose durante lo sviluppo del cervello possono innescare un deterioramento funzionale se il problema persiste, come indicato da studi dell’Università di Kyoto e di altre istituzioni. Questa scoperta fa luce sui meccanismi alla base di diverse condizioni neurologiche.
Il professor Kengaku, insieme ai suoi collaboratori dell’Università di Kyoto, ha rivelato che il DNA dei neuroni subisce danni durante le prime fasi di formazione del cervello, nella città di Kyoto.
Un team di ricercatori dell’Università di Kyoto e di altri enti ha confermato, attraverso esperimenti sui ratti, che il DNA delle cellule nervose viene compromesso durante la formazione del cervello. Questa lesione si verifica quando i neuroni, originati da cellule staminali, attraversano spazi ristretti nei tessuti, applicando forze capaci di modificare drasticamente la forma dei loro nuclei.
La maggior parte degli infortuni guarisce naturalmente. Tuttavia, quando il danno persiste, può provocare disfunzioni nervose e la manifestazione di malattie. Le conclusioni di questa ricerca sono state pubblicate su una prestigiosa rivista scientifica britannica, la rivista Nature. L’importanza di questa scoperta risiede nel fornire una comprensione più profonda degli eventi cellulari che alla fine possono portare a disturbi neurologici complessi.
La corteccia cerebrale, lo strato più esterno, ospita miliardi di neuroni. Queste cellule nervose, che nascono dalle cellule staminali nelle regioni più profonde, migrano attraverso il tessuto denso per raggiungere la corteccia. Sebbene si sospettasse che in questo percorso fossero applicate delle forze, sono stati pochi i casi in cui questo fenomeno è stato effettivamente osservato negli organismi viventi, il che rende la metodologia di questa ricerca un notevole progresso nelle neuroscienze.
La professoressa Mineko Kengaku e il suo team dell’Università di Kyoto hanno seguito il viaggio delle cellule nervose nei topi durante il periodo di sviluppo della corteccia cerebrale. Hanno scoperto che la forma del nucleo cambiava in modo significativo e la struttura a doppia elica del DNA al suo interno si rompeva quando le cellule si muovevano attraverso tessuti più compatti.
È noto che le rotture del doppio filamento del DNA possono causare la morte cellulare o lo sviluppo del cancro. Tuttavia, in questo studio, dopo il completamento della migrazione e della formazione della corteccia cerebrale, le rotture del doppio filamento sono scomparse e il cervello dei topi ha seguito uno sviluppo normale.
Per approfondire l’indagine, sono stati condotti esperimenti che simulavano artificialmente passaggi stretti nel cervello. Le cellule nervose e quelle tumorali erano sottoposte a questi passaggi, che erano più piccoli del diametro del nucleo. È noto che anche le cellule tumorali subiscono rotture del doppio filamento del DNA sotto compressione in spazi ristretti. La differenza osservata è stata che, nelle cellule tumorali, la membrana nucleare si è rotta, mentre quella delle cellule nervose è rimasta intatta.
Nelle cellule tumorali, la rottura della membrana nucleare consente al DNA di entrare in contatto con gli enzimi degradanti all’interno della cellula, causandone rotture. L’analisi dei neuroni ha rivelato che la topoisomerasi, un enzima che normalmente agisce per annullare le pieghe del DNA all’interno del nucleo, induceva anche rotture dovute allo stress meccanico. Queste rotture, tuttavia, erano concentrate in aree non essenziali per la funzione genetica e venivano riparate rapidamente.
Quando i topi furono geneticamente modificati per avere una deficienza nella capacità di riparare il DNA, le loro cellule nervose inizialmente sembravano svilupparsi normalmente. Tuttavia, successivamente, è stata osservata l’attivazione delle cellule infiammatorie e una diminuzione dell’espressione di geni cruciali per la funzione neurale. Con l’avanzare dell’età, la funzione cerebellare di questi animali cominciò a diminuire e furono notati disturbi come cambiamenti nell’andatura.
Il professor Kengaku esprime il suo futuro obiettivo di ricerca: “Voglio comprendere chiaramente l’importanza del danno al DNA nel genoma del cervello”.