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Ciclo sonno-veglia: a regolarlo anche le cellule immunitarie
Un team internazionale di ricercatori coordinati dal Dipartimento di Fisiologia e farmacologia della Sapienza, ha identificato in alcune cellule coinvolte nel sistema immunitario del cervello un ruolo centrale anche nella regolazione del ciclo sonno-veglia. I risultati dello studio, pubblicato sulla rivista Glia, aprono a nuove prospettive di studio sul funzionamento del cervello.

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Ciclo sonno-veglia: a regolarlo anche le cellule immunitarie. Foto di Free-Photos

Il sonno è un fenomeno universale nel regno animale che da un lato ha una funzione ristorativa, permettendo il recupero delle energie spese durante la veglia e la rimozione dei prodotti di rifiuto, e dall’altro ha un ruolo fondamentale nei processi cognitivi e nell’elaborazione delle informazioni. Durante il sonno, infatti, si verificano processi computazionali come la formazione e il consolidamento della memoria relativa a eventi avvenuti durante la veglia, così come le alterazioni o la deprivazione di sonno possono comportare disturbi cognitivi.

Sebbene sia stato dimostrato che l’alternanza del ciclo sonno-veglia è regolata sia da stimoli interni (orologio biologico principale, localizzato nel nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo) e da stimoli esterni (come il ciclo buio-luce, l’attività lavorativa o i pasti), i meccanismi cellulari alla base del ciclo sonno-veglia sono in parte ancora sconosciuti.

In questa cornice di ricerca si inserisce un nuovo studio coordinato da ricercatori del Dipartimento di Fisiologia e farmacologia della Sapienza, in collaborazione con il Dipartimento di Medicina molecolare dell’Ateneo, il Consiglio nazionale delle ricerche e altre università e centri di ricerca internazionali, nel quale viene dimostrato per la per la prima volta il ruolo delle cellule della microglia nella regolazione del ciclo sonno-veglia.

Queste cellule si occupano della difesa immunitaria attiva nel sistema nervoso centrale e, secondo il lavoro pubblicato sulla rivista Glia, contribuiscono anche a regolare la durata del sonno, grazie alla loro interazione con le cellule nervose.

“La microglia – spiega Cristina Limatola di Sapienza, coordinatrice dello studio – regola la durata della fase di sonno nei topi anche attraverso il recettore per chemochine CX3CR1, altamente espresso in queste cellule dove svolge importanti ruoli durante sviluppo e maturazione del sistema nervoso centrale”.

“I modelli animali in cui la microglia è stata eliminata attraverso il trattamento con un antagonista del recettore CSF1R, oppure che manchino del recettore CX3CR1 sulla microglia – aggiunge Limatola – mostrano un aumento della fase non-rapid eye movement (NREM) del sonno, durante le ore di veglia associata ad alterazioni della trasmissione sinaptica a livello dell’ippocampo, regione fondamentale per la formazione della memoria a lungo termine”.

Questo lavoro aiuta a svelare i meccanismi alla base della regolazione del ciclo sonno-veglia e apre a nuove prospettive sul ruolo delle cellule della glia nel funzionamento del cervello.

Riferimenti: 

Microglia modulate hippocampal synaptic transmission and sleep duration along the light/dark cycle – Giorgio Corsi, Katherine Picard, Maria Amalia di Castro, Stefano Garofalo, Federico Tucci, Giuseppina Chece, Claudio del Percio, Maria Teresa Golia, Marcello Raspa, Ferdinando Scavizzi, Fanny Decoeur, Clotilde Lauro, Mara Rigamonti, Fabio Iannello, Davide Antonio Ragozzino, Eleonora Russo, Giovanni Bernardini, Agnès Nadjar, Maria Eve Tremblay, Claudio Babiloni, Laura Maggi, Cristina Limatola – Glia 2021 Sep 6 DOI: 10.1002/glia.24090

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

Il topolino domestico delle Isole Eolie: uno straordinario modello evolutivo risultato di una amicizia millenaria con l’uomo 

Lo studio firmato Sapienza identifica nel patrimonio genetico del piccolo animale il segreto per la comprensione degli intricati meccanismi legati alla comparsa di nuove specie I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Molecular Biology and Evolution

topolino domestico delle Isole Eolie
Vista di Vulcano dall’osservatorio di Lipari. Foto Flickr di Andrea Pacelli, CC BY-SA 2.0

Secondo il calendario cinese, il 2020 è l’anno del Topo e la rivista Molecular Biology and Evolution ha voluto celebrare questo avvenimento dedicando una particolare attenzione scientifica agli studi sulla genetica evolutiva di ratti e topi.

Fra questi, è stato selezionato e pubblicato il lavoro del gruppo di ricerca coordinato da Riccardo Castiglia del Dipartimento di Biologia e biotecnologie Charles Darwin della Sapienza, riguardante l’evoluzione in Mus domesticus, anche detto topolino delle case o topo domestico, nell’arcipelago delle Isole Eolie (Sicilia).

Lo studio, per mezzo di tecniche di sequenziamento genetico di ultima generazione (Next Generation Sequencing, NGS), ha analizzato da un nuovo punto di vista la straordinaria diversità cromosomica delle popolazioni del topolino delle case che vivono nell’arcipelago. La particolarità genetica di questo animale è il risultato di una millenaria convivenza con l’uomo che avrebbe avuto quindi un ruolo determinate nel suo processo evolutivo.

Il topolino domestico ha origine nel corso del Neolitico in Medio Oriente, come commensale dell’uomo che, a quel tempo, iniziava a vivere in comunità stanziali. Da lì, insieme al suo compagno di viaggio si è spostato arrivando nel Mediterraneo centrale circa 3.000 anni fa, durante l’Età del Ferro. Le Isole Eolie rappresentavano in quel periodo storico un crocevia di passaggio delle navi mercantili, una delle principali vie commerciali dell’ossidiana, il prezioso vetro nero vulcanico.

“Le isole – commenta Emanuela Solano, autrice dello studio – sono una fabbrica di variabilità genetica e rappresentano un vero paradiso per il biologo evoluzionista. Grazie alla collaborazione con l’Università di Konstanz, nel nostro lavoro abbiamo affiancato per la prima volta all’analisi dell’evoluzione cromosomica in Mus domesticus, che è il nostro ambito di ricerca da svariati anni, un approccio genome wide, basato sull’indagine dell’intero genoma”.

Così i ricercatori hanno osservato come il Mus domesticus abbia sviluppato, nel tempo e in molte delle aree che ha “colonizzato”, diverse mutazioni cromosomiche (dette traslocazioni Robertsoniane) da cui sono derivate le cosiddette razze cromosomiche, ovvero numerose popolazioni con numero cromosomico variabile. Nello specifico è stato evidenziato che tale diversità cromosomica si è originata all’interno dell’arcipelago e non deriva da colonizzazioni multiple da aree limitrofe, come invece si riteneva in precedenza.

Inoltre, sono stati dimostrati complessi meccanismi di ibridazione che hanno “rimescolato” le razze cromosomiche presenti sulle diverse isole per arrivare a nuove combinazioni cromosomiche.

“La presenza di razze cromosomiche – aggiunge Solano – rende il topolino un modello per gli studi volti a comprendere i meccanismi legati all’origine di nuove specie (la speciazione) e il ruolo delle mutazioni cromosomiche nella fertilità degli ibridi”.

“La risoluzione di questo complesso modello di evoluzione cromosomica – conclude Riccardo Castiglia – ha dimostrato che il topolino ha grandi “capacità evolutive” e che nella sua veste selvatica può rappresentare un occhio sull’evoluzione in tempi brevi, evidenziando, ogni volta che si va a fondo su questo argomento, aspetti sorprendenti. Rappresenta, quindi, un validissimo strumento per la comprensione degli intricati meccanismi che portano alla comparsa di nuove specie rappresentando un proxy per lo studio della biodiversità del pianeta”.

Riferimenti:

Reconstructing the evolutionary history of chromosomal races on islands: a genome-wide analysis of natural house mouse populations – Paolo Franchini,  Andreas F Kautt,  Alexander Nater,  Gloria Antonini,  Riccardo Castiglia, Axel Meyer,  Emanuela Solano – Molecular Biology and Evolution https://doi.org/10.1093/molbev/msaa118

 

Testo sul topolino domestico delle Isole Eolie (Sicilia) dal Settore Ufficio stampa e comunicazione dell’Università Sapienza di Roma