La sindrome produce un sovraccarico di segnali nelle cellule cerebrali
Secondo uno studio degli scienziati della Washington University School of Medicine di St. Louis, pubblicato il 20 febbraio sulla rivista Neuron, la sindrome da X Fragile causa un sovraccarico di segnali inviati alle cellule cerebrali, che a sua volta comporta la sintomatologia tipica della sindrome: ritardo cognitivo e disturbi comportamentali.
Lo studio mira a dimostrare che le cellule cerebrali sono bombardate di informazioni e non sono in grado di identificare i segnali realmente importanti e di produrre adeguate risposte. Il prossimo passo sarà dunque capire con precisione gli effetti dell’eccessiva presenza di questi stimoli, per poter pensare di sviluppare trattamenti terapeutici efficaci.
"Non sappiamo con precisione - ha affermato l' autore senior dello studio, Vitaly Klyachko (PhD, Assistente professore di biologia cellulare e fisiologia) - come le informazioni vengano codificate nel cervello, ma si presume che alcuni segnali siano importanti ed altri siano solo rumore. Il nostro modello teorico suggerisce che i cambiamenti che abbiamo rilevato possano rendere molto più difficile per le cellule del cervello distinguere i segnali importanti dal rumore."
La sindrome dell' X fragile è causata da mutazioni in un gene chiamato FMR1. Questo gene si trova sul cromosoma X, uno dei due cromosomi sessuali.
Alcuni anni fa, in uno studio condotto su modello murino, i ricercatori hanno eliminato il gene Fmr1 per creare un modello della sindrome. Senza Fmr1, i topi presentavano anomalie nelle cellule cerebrali e deficit sociali e comportamentali simili a quelli osservati negli umani affetti da X fragile.
Secondo Klyachko, quasi tutti gli studi sull' X fragile effettuati sui topi negli ultimi due decenni si sono concentrati su come la perdita dell' Fmr1 colpisca i dendriti, rami delle cellule nervose che ricevono segnali. Al contrario, il nuovo studio da lui diretto si è focalizzato su i significativi cambiamenti che avvengono negli assoni, rami delle cellule nervose che inviano segnali.Normalmente, i segnali viaggiano lungo l'assone come picchi di energia elettrica. Questi picchi durano solo piccole frazioni di secondo causando un breve rilascio di neurotrasmettitori, provenienti dall'assone, nelle fessure tra le cellule nervose. I neurotrasmettitori superano queste fessure e legano i propri recettori con i dendriti per trasmettere il segnale. Monitorando gli sbalzi elettrici lungo gli assoni nei topi affetti da X fragile, Klyachko ha però scoperto che tale processo dura molto più a lungo. Questo ha causato un rilascio di più neurotrasmettitori dall'assone, ovvero, quando avrebbe dovuto smettere di inviare segnali, l'assone ha continuato a “chiacchierare”.
"Gli assoni – ha spiegato Klyachko - hanno rilasciato molti più neurotrasmettitori del previsto e pensiamo che questo confonda il sistema e sovraccarichi i circuiti. Tale anomalia potrebbe anche creare problemi alle cellule cerebrali che utilizzerebbero le proprie risorse molto più velocemente di quanto farebbero normalmente."
Infondendo copie sintetiche di proteine del gene FMRP in cellule cerebrali nel modello murino, le scariche elettriche sono rapidamente tornate alla loro lunghezza normale. Ulteriori esperimenti hanno rivelato che FMRP agisce interagendo con uno dei più grandi canali sulle superfici di assoni, contribuendo a modellare e controllare la durata della sovratensione elettrica. In cellule cerebrali sane, la funzione principale di questi canali è impedire che ci sia sovracorrente troppo a lungo. Senza FMRP, il canale è attivo per un tempo più breve, prolungando la sovracorrente e causando un eccessivo invio di segnali.
Klyachko ed i suoi colleghi stanno ora studiando le connessioni tra l'FMRP ed il canale con cui interagisce negli assoni. I ricercatori sperano di saperne di più su come le informazioni vengono codificate ed elaborate a livello delle singole cellule cerebrali, perchè questi nuovi dati sarebbero preziosi e potrebbero portare a diagnosi più veloci e trattamenti più efficaci non solo per l'X Fragile ma anche per altre patologie con coinvolgimento neurologico.