Neuroni. Per crescere devono “muoversi” simultaneamente. Come nelle metastasi

I nostri neuroni si muovono gattonando. E così crescono e si moltiplicano. Può sembrare bizzarro, ma questa è la scoperta italiana di un team di ricercatori della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (Sissa), formato da matematici, fisici e neuro scienziati. Le strutture che formano il nostro sistema nervoso centrale sarebbero capaci di crescere solo muovendosi simultaneamente come farebbero persone rinchiuse in una bolla di plastica: spingendo in avanti braccia e gambe con un movimento simile a un bambino che gattona. Il modello teorico inventato e verificato dai ricercatori italiani è stato pubblicato su Pnas.
 
Sarebbe dunque in questa maniera che le cellule neuronali riuscirebbero ad avanzare e a creare nuove sinapsi, a velocità quasi costante, indipendentemente dalle forze esterne che si oppongono al loro spostamento. Partendo dall’ipotesi che le proteine che costituiscono l’impalcatura cellulare (le actine) si auto-organizzano in strutture compatte, i ricercatori triestini hanno infatti riprodotto al computer il movimento del citoscheletro, che alterna fasi di spinta ad altre di ritrazione. E hanno così potuto ricavare informazioni dettagliate sulla dinamica di queste proteine, costituite da filamenti ramificati.
Il modello teorico, realizzato per simulare la crescita delle cellule, sarebbe dunque basato sulla forma stessa del citoscheletro. “ Perché le molecole possano muoversi in quest’ultimo modo è determinante la loro struttura”, ha spiegato Antonio De Simone, ricercatore che ha lavorato allo studio. “Il citoscheletro, appunto: esso crescendo genera il movimento che spinge la membrana cellulare, proprio come fa una persona che cammina all’interno di una palla. Le braccia che spingono corrispondono al citoscheletro, la palla alla membrana cellulare”. Un tipo di movimento confermato da osservazioni su modelli neurali in vivo.
 
Il processo di crescita, a sua volta, è innescato dalla meccanica delle forze in gioco: secondo i ricercatori della Sissa che lo hanno studiato, è infatti determinante nel meccanismo il modo in cui si trasmettono le forze all'interno e tra i “rami” che spingono per crescere. “Abbiamo verificato quantitativamente che è la meccanica a spiegare la geometria della struttura del citoscheletro”, ha continuato lo scienziato. “Le proteine che lo costituiscono (le actine) si compattano in una struttura in cui ciascun ramo è sostenuto dagli altri e lo sforzo è uniformemente distribuito. I rami di crescita, inoltre, spingono sempre in modo simmetrico rispetto alla direzione in cui avanza la struttura e proprio per questo riescono ad avanzare senza rompersi”. 
Dallo studio si evince anche che la struttura in cui si compattano le actine è il risultato di un processo di selezione darwininana: se i filamenti crescessero isolati si spezzerebbero, mentre così riescono ad avanzare senza rompersi. In questo caso, quindi, sono le interazioni meccaniche a spiegare l'organizzazione geometrica della struttura.
Insomma, l’unione fa la forza? “Sembrerebbe proprio il caso di dirlo: solo strutture che avanzano simultaneamente riescono ad emergere”, ha detto ancora De Simone. “Il meccanismo di sincronizzazione non è stabilito a priori ma emerge spontaneamente grazie alla trasmissione degli sforzi”.
 
Secondo i ricercatori, aver scoperto la capacità dei neuroni di spostarsi gattonando potrebbe aiutare in molti campi della medicina. Lo stesso meccanismo chimico di spinta e crescita sarebbe infatti anche alla base della formazione di metastasi, visto che secondo gli scienziati anche le cellule cancerose si spostano così. Ma non solo: sempre secondo i ricercatori della Sissa anche il nostro sistema immunitario reagirebbe facendo muovere le cellule in questo modo, così come funzionerebbe allo stesso modo la cicatrizzazione delle ferite.