Il sistema glinfatico e il sonno

Cari ragazzi il nostro cervello ha una massa media di 1400 g, il 2 % della massa corporea, ma consuma fino al 20-25 % dell'energia necessaria al nostro organismo. Durante la sua attività produce rifiuti potenzialmente tossici, per questo ogni anno deve riuscire a smaltire una quantità di detriti, soprattutto proteici, pari alla sua stessa massa. Nel nostro organismo il fegato è l'organo preposto alla detossificazione, ma il cervello come riesce a smaltire i rifiuti molecolari prodotti dalla sua attività? Ebbene, lo fa dormendo! Vediamo come.
Nell'uomo il sistema linfatico provvede a raccogliere ed eliminare, interagendo con circolazione sanguigna e fegato, molti rifiuti delle cellule, fornendo anche un sistema preferenziale per il circolo delle cellule della difesa immunitaria. Per molto tempo si è pensato che questo sistema non fosse presente nel cervello. Si sapeva che gli astrociti, cellule specializzate di sostegno, con i loro prolungamenti ramificati, circondano i vasi del sistema nervoso centrale formando uno spazio perivascolare adatto per il trasporto rapido di liquido. La funzione di questo spazio è rimasta, tuttavia, un'incognita fino al 2012.

Gli astrociti sono cellule di sostegno che eseguono molte funzioni per la rete interconnessa dei neuroni. (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/43/Astrocytes.jpg)

Nel 2012 alcuni studiosi hanno cominciato ad indagare come il cervello riuscisse ad eliminare i suoi rifiuti. Hanno inizialmente notato che alcuni canali acquosi, formati dalla proteina acquaporina-4, erano abbondanti nelle membrane cellulari dei prolungamenti degli astrociti, ma assenti nelle cellule endoteliali che circondano i vasi sanguigni del cervello. Questi stessi canali sono molto presenti nelle cellule del rene, la cui funzione è proprio quella del trasporto dell'acqua. I ricercatori hanno così scoperto che il fluido cerebrospinale "è costretto" a passare attraverso gli spazi perivascolari intorno ai neuroni formati dagli astrociti e dentro di essi, prima di poter uscire dal cervello. Queste "condotte" formate dagli astrociti potevano, quindi, costituire il sistema linfatico del cervello. Infatti, usando dei coloranti chimici e la microscopia, si è potuto osservare che in questo modo il liquido cerobrospinale confluisce in piccole vene drenanti il cervello, a loro volta collegate a vene più grandi del collo, per poi arrivare al sistema linfatico dell'organismo. Questo sistema di trasporto nel cervello è stato chiamato sistema glinfatico, da "glia", termine che indica una cellula nervosa come l'astrocita, e "linfatico", per indicare la funzione del tutto analoga a quella del noto sistema linfatico.
Anche la beta-amiloide, la proteina che si accumula in placche nel cervello dei malati di Alzheimer, in persone sane viene normalmente eliminata dal sistema glinfatico. Allora, un sistema glinfatico difettoso potrebbe essere all'origine di malattie neurodegenerative come l'Alzheimer. I ricercatori hanno scoperto che i malati di Alzheimer sono spesso affetti da disturbi del sonno. Non solo. Persone di mezza età, che accusavano un sonno di bassa qualità, avevano un rischio maggiore di declino cognitivo rispetto al gruppo di soggetti usati come controllo, analizzati 25 anni dopo. Per dimostrare che il sistema glinfatico fosse coinvolto, i ricercatori hanno utilizzato dei topi e una tecnica microscopica innovativa che permette di seguire "in diretta" un tracciante chimico nel fluido cerebrospinale. In topi svegli e addormentati, il tracciante chimico si spostava in maniera diversa nel sistema glinfatico. Durante il sonno lo spazio perivascolare, in cui scorre il liquido glinfatico, aumenta del 50 % in volume, determinando un conseguente aumento del flusso del liquido cerebrospinale. Il processo è regolato dal neurotrasmettitore noradrenalina, i cui livelli sono alti durante la veglia e bassi durante il sonno. La riduzione di noradrenalina nel sonno è quindi legata all'aumento del flusso glinfatico nei topi.

La scoperta di un sistema di "pulizia" del cervello, ignorato prima del 2012.
(Link al video)

Durante il sonno, il sistema glinfatico rimuove gli scarti proteici prodotti dall'attività dei neuroni e con questi elimina anche la beta-amiloide, il cui accumulo provoca l'Alzheimer. In topi transgenici, privati dell'acquaporina-4, la funzionalità glinfatica era stata compromessa e l'eliminazione della beta-amiloide diminuiva del 40 % rispetto ai topi normali. Il cervello addormentato ha quindi una funzione essenziale: liberare i neuroni da tutte le scorie (leggi anche Perché dobbiamo dormire)! Questa scoperta ha anche suggerito che se si potesse progettare un farmaco capace di regolare il sistema glinfatico, magari aumentandone la velocità di flusso, questo potrebbe ripulire il cervello dalla beta-amiloide. Nuove strategie per combattere e prevenire malattie terribili come l'Alzheimer potrebbero quindi essere basate sulle conoscenze che si stanno accumulando sul sistema glinfatico.
Il sistema glinfatico non sarebbe coinvolto solo nell'eliminazione dei rifiuti del cervello, ma anche nella distribuzione di sostanze nutritive, glucosio compreso, alle cellule nervose. La complessità del cervello si arricchisce di un nuovo elemento che, in realtà, potrebbe permettere agli scienziati di capire meglio sia i meccanismi molecolari alla base delle malattie neurodegenerative sia i processi di distribuzione del glucosio e, quindi, di rifornimento energetico delle cellule nervose.

Referenze

Nedergaard M., Goldman S.A. (2016) Grandi pulizie tra i neuroni. Le Scienze, 573: 43-47.

Nedergaard Lab - Glymphatic System.

Manuela Casasoli (manuela_casasoli@yahoo.it)