In particolare, la ricerca fa luce sul funzionamento di una delle barriere tra circolo sanguigno e cervello, il plesso coroideo e potrebbe contribuire a comprendere, per esempio, come mai depressione e ansia accompagnino spesso chi soffre di malattie croniche intestinali, come la colite ulcerosa e la malattia di Crohn.
Oltre che da Maria Rescigno, il gruppo di ricerca (vedi foto) è composto da Sara Carloni, microbiologa di Humanitas university, Michela Matteoli, docente di Farmacologia di Humanitas university e direttore dell’Istituto di neuroscienze del Cnr e Simona Lodato, capo del laboratorio di Neurosviluppo di Humanitas e docente di Istologia ed Embriologia di Humanitas University.
“A livello del plesso coroideo abbiamo documentato il meccanismo che blocca l’ingresso nel cervello di segnali infiammatori originati nell’intestino e migrati verso altri organi grazie al flusso sanguigno”, spiega Rescigno. “A tale fenomeno è associato un isolamento del cervello dal resto dell’organismo che è responsabile di alterazioni comportamentali, tra cui l’insorgenza di stati di ansia. Questo significa che tali condizioni del sistema nervoso centrale sono parte della malattia e non solo manifestazioni secondarie”.
Le funzioni del plesso coroideo
Il plesso coroideo è una struttura presente nel cervello dove viene prodotto il liquido che avvolge encefalo e midollo spinale, a protezione delle delicate strutture del sistema nervoso centrale. Inoltre, il plesso coroideo è un veicolo per l’ingresso di sostanze nutritive e l’eliminazione di quelle di scarto e svolge un ruolo di difesa immunitaria.
“Abbiamo scoperto che all’interno del plesso coroideo, oltre alla nota barriera epiteliale, esiste un’ulteriore barriera vascolare, che abbiamo definito barriera vascolare del plesso coroideo”, spiega Sara Carloni. “In condizioni normali questo cancello consente l’ingresso di molecole derivate dal sangue e, in caso di infiammazione in organi distanti, nella fattispecie l’intestino, la barriera si riorganizza e si chiude per bloccare l’ingresso di possibili sostanze tossiche”.
Da qui l’ulteriore domanda: in condizioni di salute questo cancello vascolare, che in assenza di stimolo patologico rimane aperto, a cosa serve? Per rispondere è stato usato un modello sperimentale genetico, che consente di chiudere la barriera cerebrale senza che ci sia infiammazione dell’intestino.
“Così facendo abbiamo dimostrato che la chiusura della barriera del plesso sembrerebbe di per sé correlata ad alterazioni del comportamento, determinando un aumento di ansia e un deficit nella memoria episodica”, conclude Michela Matteoli. “Ciò significa che una comunicazione fisiologica e dinamica tra intestino e cervello è fondamentale per una corretta attività cerebrale”.
Per comprendere il comportamento della barriera vascolare del plesso coroideo è stata utilizzata la metodica del Single cell sequencing, cui ha partecipato anche un gruppo di ricerca dello Ieo. “Questo ha permesso di identificare le componenti del sistema vascolare che sono principalmente coinvolte in questa risposta, i capillari e periciti, cellule che regolano la permeabilità dei vasi sanguigni”, racconta Simona Lodato.
“Grazie a questa analisi è possibile conoscere il comportamento dinamico di ogni cellula del plesso coroideo al momento della chiusura della barriera”.
Uno sguardo al futuro
“Abbiamo descritto il meccanismo che regola l’interazione tra il cervello e il resto dell’organismo in relazione alle infiammazioni intestinali”, prosegue Rescigno. “Le domande aperte sono ancora molte. Per esempio, in quali altre malattie si attiva questa chiusura? Anche i pazienti con patologie neurodegenerative hanno un intestino permeabile, da cui quindi passano più molecole verso il flusso sanguigno. Ora sappiamo che questa migrazione è correlata a una chiusura della barriera cerebrale e quindi a depressione e ansia. Come possiamo riaprire il cancello del plesso per combattere questi stati alterati? E ancora, come possiamo modulare la barriera per raggiungere il cervello e consentire il passaggio di farmaci?”.
Il team è già al lavoro per capire quali molecole possano essere coinvolte nelle anomalie comportamentali per modulare la reazione della barriera; quali cellule e componenti utili per la nostra salute restano intrappolate fuori dal cervello quando il plesso si chiude.
“Siamo di fronte a un’ulteriore dimostrazione che un’attività immunitaria non solo eccessiva ma anche insufficiente sia dannosa per la funzione del sistema nervoso. Adesso sarà importante definire i meccanismi attraverso cui questo avviene”, spiega Matteoli. “Stiamo studiando la microglia, ossia le cellule immunitarie presenti nel cervello. Sappiamo che la loro attività può essere influenzata dai segnali provenienti dal sistema immunitario periferico e molti studi, anche del nostro laboratorio, hanno confermato che la microglia influenza in modo importante la funzione della sinapsi. La sinapsi è il sito di contatto tra neuroni ed è la sede di tutti i processi alla base del funzionamento del cervello, inclusi apprendimento e memoria. Rappresenta quindi il bersaglio più promettente da analizzare nei prossimi studi”.
Conclude Simona Lodato: “Nel contesto della neurobiologia dello sviluppo, dobbiamo capire quando e come si crei questa interazione tra cervello e sistema gastrointestinale scoperta a livello del plesso coroideo. La composizione del liquido cerebrospinale, che è chiaramente influenza dall’attività di questa barriera, è dinamica nello sviluppo e fondamentale nella formazione dei circuiti neuronali. Se pensiamo alla disbiosi, ossia ad alterazioni nel microbiota dei bambini, o all’obesità infantile, ci rendiamo conto che sono situazioni in cui il link tra cervello e intestino potrebbe essere alterato da un forte stato infiammatorio con effetti sulla barriera vascolare del plesso e importanti conseguenze sul cervello in sviluppo”.
Nicola Miglino