L’epilessia provoca il collasso delle difese cerebrali

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L’epilessia provoca il collasso delle difese cerebrali. Cosa succede durante un attacco epilettico? Un recente studio suggerisce che si verificano convulsioni dopo la distruzione di alcune cellule della difesa cerebrale, ossia le cellule gliali.

Nella sola Norvegia, 35000 persone vivono con una diagnosi di epilessia che può essere causata da varie lesioni, malattie o malformazioni nel cervello.

“Le crisi epilettiche possono sorgere improvvisamente e apparentemente dal nulla. La paura di nuove crisi epilettiche può a sua volta creare limitazioni nella vita quotidiana”, afferma Sverre Myren-Svelstad, un medico specializzato in neurologia e candidato presso il Dipartimento di Neuromedicina e Scienza del movimento NTNU.

Ma come si verifica un attacco epilettico?

Nuovi risultati mostrano che un fallimento o una rottura delle cosiddette cellule gliali nel cervello sono alla base dell’attivazione di un attacco epilettico.

Questi risultati sono stati pubblicati su Nature Communications.

Studiare convulsioni epilettiche nello zebrafish

Il gruppo di ricerca, composto da Yaksi di NTNU in collaborazione con il Dipartimento di Neuromedicina e Scienze del movimento, il Dipartimento di Medicina clinica e molecolare di NTNU e NERF (Neuro Electronics Research Flanders) presso VIB, IMEC e KU Leuven in Belgio, ha studiato le convulsioni epilettiche nel pesce zebra ( Danio rerio ). Un vantaggio di questi pesci è che sono trasparenti e l’attività del loro sistema nervoso è più facile da osservare rispetto a molte altre specie.

Vedi anche, I ricercatori descrivono il primo modello di epilessia mitocondriale.

Le cellule nervose (o neuroni) e le cellule gliali fanno parte delle reti che trasmettono segnali nel cervello.

  • I neuroni sono principalmente coinvolti nella trasmissione di segnali.
  • Le cellule gliali si trovano in diverse varianti. Le loro funzioni principali includono il mantenimento di un ambiente equilibrato e il supporto ai neuroni, l’assistenza al sistema immunitario e l’aumento della velocità della segnalazione neurale.

Il gruppo di ricerca ha trovato modelli tipici poco prima e durante le crisi epilettiche:

  • Nella fase iniziale, poco prima di un attacco epilettico, le cellule nervose erano anormalmente attive, ma solo nell’area del cervello localizzata nello spazio. Invece, le cellule gliali hanno mostrato grandi esplosioni di attività sincrona, ampiamente disperse nel cervello. Nel pesce zebra, questa attività nelle cellule gliali sembrava un lampo attraverso il cervello.
  • Durante l’effettivo sequestro, l’attività neuronale è aumentata bruscamente. Le connessioni funzionali tra le cellule nervose e le cellule gliali e tra le diverse cellule gliali sono diventate molto vigorose. Quando ciò accadeva, il sequestro generalizzato si è diffuso come una tempesta di attività elettrica in tutto il cervello.
  • Durante il sequestro generalizzato, il gruppo di ricerca ha anche notato un forte aumento del livello di glutammato, un neurotrasmettitore, un composto chimico che trasmette segnali tra le cellule della rete.
L'epilessia provoca il collasso delle difese cerebrali
Zebrafish. Credito: Shutterstock, NTB Scanpix

Le difese gliali collassano durante convulsioni epilettiche

La teoria principale è che l’accumulo continuo di attività neurale locale è ciò che scatena la successiva cascata di eventi. Nei pazienti umani, questo può essere innescato da uno stato di malattia, lesioni o malformazioni nel cervello.

La forte attività delle cellule gliali prima del sequestro, rappresenta probabilmente la funzione protettiva delle cellule gliali, poiché l’attività gliale esplode prima che le convulsioni corrispondano al silenziamento transitorio dei neuroni durante lo stato pre-convulsioni.

“L’iperattività delle cellule gliali prima di un attacco è molto probabilmente un meccanismo di difesa. È noto che le cellule gliali assorbono l’eccesso di glutammato secreto durante l’aumento dell’attività delle cellule nervose”, afferma Nathalie Jurisch-Yaksi, capogruppo presso il Dipartimento NTNU di Medicina clinica e molecolare e partner in questo progetto.

Le cellule gliali impediscono quindi temporaneamente la sovrapproduzione di neurotrasmettitori eccitatori da parte delle cellule nervose che porta a un attacco. Ma le cellule gliali sostengono questa funzione protettiva solo per un periodo transitorio, fino a quando non diventa troppa l’ attività neurale da gestire.

“Riteniamo che a un certo punto le difese si rompano. Le cellule gliali non sono in grado di assorbire gli alti livelli del neurotrasmettitore glutammato. Quando diventa troppo per loro, le cellule gliali rilasciano contemporaneamente tutto il glutammato che hanno già assorbito. Improvvisamente il cervello viene colpito da un livello molto alto di glutammato. Crediamo che questo rilascio eccessivo di glutammato da parte delle cellule gliali porti a una crisi generalizzata che si diffonde in tutto il cervello “, afferma la Dr.ssa Carmen Diaz Verdugo.

Quindi, un massiccio aumento del glutammato travolge il cervello, portando a una crisi epilettico.

Le interazioni glia-neurone cambiano durante le convulsioni

I risultati possono anche indicare che l’epilessia può verificarsi non solo a causa di anomalie nei neuroni, ma può anche essere correlata alle condizioni patologiche nelle cellule gliali e alle interazioni anormali tra cellule glia e neuroni.

Precedenti studi su pazienti e su modelli animali hanno dimostrato che le proprietà delle cellule gliali cambiano dopo ripetute convulsioni epilettiche. Ma meno si sa su come cambia la funzione delle cellule gliali prima e durante le convulsioni.

“I nostri risultati forniscono una prova diretta che le interazioni tra cellule gliali e neuroni cambiano durante la transizione da uno stato pre-convulsivo a un sequestro generalizzato. Sarà interessante vedere se questo fenomeno è generalizzabile tra diversi tipi di epilessie”, afferma il Professor Emre Yaksi.

Lo studio può ispirare nuove terapie

Negli ultimi decenni, sono stati sviluppati numerosi nuovi farmaci per l’epilessia, ma un terzo dei pazienti non ha ancora un buon controllo sulle convulsioni. Uno dei motivi potrebbe essere che gli attuali farmaci antiepilettici colpiscono principalmente i neuroni, mentre le cellule gliali, che costituiscono circa l’80% delle cellule del cervello, sono state trascurate.

Alla luce di tutto ciò, acquisire nuove conoscenze sul ruolo delle cellule gliali nell’epilessia, a lungo termine, potrebbe ispirare nuove terapie per i pazienti che soffrono di convulsioni.

È già noto che alcune malattie associate a danni alle cellule gliali possono aumentare il rischio di convulsioni epilettiche . Esempi di tali malattie sono i gliomi (tumori cerebrali derivanti da cellule gliali ) e la sclerosi multipla. Inoltre, si osservano danni alle cellule gliali anche nei pazienti con morbo di Parkinson e morbo di Alzheimer.

“Ora stiamo lavorando ulteriormente per indagare se siamo in grado di riconoscere uno qualsiasi dei meccanismi che abbiamo identificato nel nostro studio attuale, nella nostra continua collaborazione con i clinici dell’ospedale di St. Olav che studiano le mutazioni genetiche che causano l’epilessia nei pazienti. A lungo termine, la formazione i giovani clinici nella ricerca di base sono un grande passo in avanti necessario per tradurre le scoperte fondamentali in potenziali terapie nella clinica “, afferma Yaksi.

Immagine, un vantaggio dei pesci zebra è che sono trasparenti e l’attività nel loro sistema nervoso è più facile da osservare rispetto a molte altre specie. Credito: NTNU.

Fonte, Nature


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