Venerdì, 23 Ottobre 2020 17:19

Ricerca. Rigenerazione delle cellule dell'occhio: scoperte spie di allarme

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Grazie a raffinate tecniche di microscopia, ricercatori della SISSA e   dell?Istituto officina dei materiali del Consiglio nazionale delle   ricerche (Cnr-Iom) hanno individuato nei bastoncelli lampi di calcio  che nessuno aveva precedentemente visto e nemmeno ipotizzato e che   avvertono della necessità di procedere a un ricambio. Lo studio è   pubblicato su PNAS. Muo

versi nella penombra è difficile ma non impossibile. Ad aiutarci in   questa impresa sono i bastoncelli, un tipo di cellule sensibili alla   luce (fotorecettori) presenti nella retina dei vertebrati, capaci di   rivelare luci bassissime che permettono di muoversi anche in una   cantina o caverna poco illuminate. Sono meraviglie biologiche in grado   di rivelare anche un singolo quanto di luce, ma necessitano di una   manutenzione continua. Sono loro i protagonisti del nuovo studio   pubblicato su PNAS da un team di ricercatori della Sissa - Scuola   internazionale superiore di studi avanzati e dell?Istituto officina   dei materiali del consiglio Nazionale delle ricerche (Cnr-Iom) che   svela nuovi e fondamentali dettagli di come funziona la retina e in   particolare i fotorecettori. Questi sono costituiti da due segmenti:   il segmento esterno (SE) ed il segmento interno (SI). Il SE dei   bastoncelli è quello dove ha sede la macchina biologica in grado di   captare la luce, mentre il SI è responsabile dell?informazione da   trasferire al cervello.

?Abbiamo capito che il segmento esterno è più fragile di quello che si   pensava? commenta Vincent Torre, neuroscienziato della Sissa alla   guida del team che ha condotto la ricerca: ?Il SE è costituito da una   pila di dischi lipidici in cui sono inserite le proteine responsabili   della fototrasduzione. Alla base del SE vengono generati dischi nuovi   mentre alla punta del SE vengono eliminati i dischi usati.   Tradizionalmente si pensava che in una pila composta da circa 1000   dischi, ci fosse una quasi perfetta uniformità. Tuttavia, il nostro   lavoro mostra che solo i primi 200 o 300 dischi alla base del SE sono   quelli effettivamente capaci di rivelare il singolo fotone di luce,   caratteristica da cui deriva la grande sensibilità dei bastoncelli.   Gli altri dischi posti in prossimità della punta perdono via via   efficacia e sensibilità e per questo devono essere smaltiti e   rimpiazzati con dischi nuovi e in perfette condizioni?, conclude Torre.
A permettere la comprensione di tali meccanismi è stato il calcio, uno   ione molto presente nei processi biologici, la cui concentrazione  nel  SE è un ottimo indicatore della funzionalità ed integrità della   fototrasduzione, il processo con cui i fotorecettori traducono   l?assorbimento della luce in segnali nervosi.
?Con nuove sonde ottiche abbiamo misurato la concentrazione e la   distribuzione del calcio nel SE. Usando strumenti di microscopia   ottica avanzata, abbiamo potuto studiare la distribuzione di questo   metallo con una risoluzione e accuratezza senza precedenti?, spiega   Dan Cojoc del Cnr-Iom. ?Ciò che è emerso dalle analisi è che c?è una   maggiore concentrazione di calcio alla base del segmento esterno   rispetto alla punta, cosa che aiuta a capire la struttura del   bastoncello dimostrando la sua non omogeneità, come si pensava fino   adesso. Un secondo risultato non meno importante è la scoperta di   lampi spontanei del calcio ovvero di rapidi aumenti del calcio. Questi   lampi non sono distribuiti in modo uniforme ma localizzati nelle  punte  dei SE, che dimostra l?esistenza di un gradiente funzionale  lungo il  SE, una proprietà fondamentale per la transduzione in  fotorecettori di  tutti i vertebrati?, conclude Cojoc.
Come una spia d?allarme, i lampi di calcio indicano quindi che i   dischi iniziano a non funzionare più al meglio e necessitano di   turnover. L?articolo è stato inoltre raccomandato a Faculty Opinions   dall?editore di PNAS - come riservato ai contributi più importanti -   con le seguenti motivazioni: ?Questo interessante articolo utilizza un   nuovo metodo di misurazione del calcio per mostrare che i  cambiamenti  di calcio dipendenti dalla luce nel segmento esterno dei  bastoncelli  sono maggiori alla base rispetto alla punta?, afferma il   neuroscienziato Gordon Fain della University of California, che   continua: ?Queste differenze possono riflettere un gradiente di   energia che ha origine dai mitocondri del segmento interno. Gli autori   dello studio fanno anche la sorprendente osservazione che il calcio   aumenta spontaneamente sia in punta che alla base (ma più spesso in   punta), così come più raramente nel segmento interno. Questi aumenti   producono improvvisi lampi, ovvero picchi di concentrazione di calcio,   che diminuiscono lentamente per diversi secondi e che restano locali   senza propagarsi all'interno del segmento esterno o tra il segmento   interno ed esterno?.
La ricerca, finanziata dalla Sissa e dalla Regione Friuli Venezia   Giulia, offre un importante contributo per la comprensione dell?occhio   e apre interessanti prospettive in ambito biomedico.

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