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Dai topi all'uomo: in che modo la reelina influenza l'evoluzione e la struttura del cervello?
La reelina è una glicoproteina gigante secreta della matrice extracellulare, codificata dal gene RELN, che regola principalmente la migrazione e il posizionamento dei neuroni nel cervello in via di sviluppo, controllando le interazioni cellula-cellula. Oltre al suo ruolo importante nello sviluppo precoce, la reelina continua a svolgere un ruolo anche nel cervello adulto. Regola la plasticità sinaptica migliorando l'induzione e il mantenimento della potenzializzazione a lungo termine e stimola lo sviluppo dei dendriti e delle spine dendritiche nell'ippocampo, regolando inoltre la continua migrazione dei neuroblasti generati nei siti di neurogenesi adulta. Non solo, la reelina è presente anche in diverse parti del corpo, come fegato, tiroide, ghiandole surrenali e svolge un ruolo potenziale nella causa di alcune malattie neurologiche.
L'espressione di Reelin è significativamente ridotta nella schizofrenia e nel disturbo bipolare, ma la ragione di questa osservazione rimane poco chiara perché gli studi hanno dimostrato che gli stessi farmaci psichiatrici possono influenzare l'espressione di Reelin.
Nei topi, si è scoperto che la mancanza totale di Reelina provoca un tipo di disgiria cerebrale e che la Reelina potrebbe avere un ruolo in diverse patologie, tra cui il morbo di Alzheimer, l'epilessia del lobo temporale e l'autismo. Il nome Reelin deriva dall'andatura anomala dei topi "reeler", nei quali è stata riscontrata la mancanza di questa proteina cerebrale e che sono omozigoti per una mutazione nel gene RELN.
La scoperta di Reelin
Lo studio dimostra che i topi mutanti forniscono informazioni sui meccanismi molecolari dello sviluppo del sistema nervoso centrale. Inizialmente, gli scienziati hanno identificato in modo casuale alcuni topi con difficoltà motorie, osservandone il comportamento motorio, e hanno dato loro nomi descrittivi come "rullatore" e "tessitore". Il topo "reeler" fu descritto per la prima volta da D.S. Falconer all'Università di Edimburgo nel 1951, in seguito a una mutazione improvvisa verificatasi in questa specie di topo nel 1948. Successivi studi istopatologici hanno rivelato che il cervelletto dei topi Reeler era notevolmente compattato e che la normale struttura gerarchica di diverse regioni del cervello era interrotta.
Negli anni '70, la scoperta delle inversioni degli strati cellulari nella neocorteccia del topo attirò ulteriormente l'attenzione sulla mutazione Reeler. Nel 1994, tramite mutagenesi inserzionale, è stato ottenuto un nuovo allele reeler, che è stato il primo marcatore molecolare a localizzare il gene RELN sul cromosoma 7q22 ed è stato successivamente clonato e identificato. Gli scienziati giapponesi della Kochi Medical University sono riusciti a generare anticorpi contro estratti cerebrali normali di topi reeler. Questi anticorpi sono stati in seguito chiamati CR-50 e hanno reagito specificamente con i neuroni di Cajal-Retzius, il cui ruolo funzionale era rimasto poco chiaro fino a quel momento. .
Distribuzione tissutale e secrezione di Reelin
Studi hanno dimostrato che la reelina è assente dalle vescicole sinaptiche e viene secreta attraverso la via secretoria costante e immagazzinata nelle vescicole secretorie del Golgi. La velocità di rilascio della reelina non è regolata dalla depolarizzazione, ma dipende strettamente dalla sua velocità di sintesi. Durante lo sviluppo del cervello, la reelina viene secreta principalmente dalle cellule di Cajal-Retzius e da altre cellule simili nella corteccia cerebrale e nell'ippocampo.
La sintesi di reelina raggiunge il picco dopo la nascita e poi diminuisce rapidamente man mano che il bambino cresce, con un'espressione sempre più diffusa. Nel cervello adulto, la reelina è espressa principalmente dai neuroni interneuronali GABAergici nella corteccia e dai neuroni glutammatergici nel cervelletto; la sua funzione cambia anche con l'età.
Struttura e funzione di Reelin
Le funzioni correlate alla reelina hanno un'importanza fondamentale nell'evoluzione del cervello. La sua struttura è composta da 3461 amminoacidi e possiede attività serina proteasi. Tra questi, 65 esoni si estendono per circa 450 kb e nella struttura del gene sono stati identificati due siti di inizio della trascrizione e due siti di poliadenilazione. Le funzioni principali della reelina includono la regolazione dello sviluppo corticale e del posizionamento neuronale, che è fondamentale sia nella fase embrionale che in età adulta.
Significato evolutivo
L'interazione Reelin-DAB1 potrebbe svolgere un ruolo chiave nell'evoluzione strutturale della corteccia. Studi hanno dimostrato che man mano che la corteccia diventa più complessa, aumenta l'espressione della reelina. La reelina è presente nel telencefalo di tutti i vertebrati studiati, ma il suo modello di espressione varia notevolmente.
Diverse scoperte hanno dimostrato l'importanza della Reelina nella struttura del cervello, soprattutto con l'evoluzione del cervello umano. Il ruolo della Reelina non è solo nel periodo dello sviluppo, ma anche il fondamento del normale funzionamento del cervello umano odierno. Tutto ciò ci ha spinto a studiare ulteriormente il ruolo della reelina nella funzione cognitiva e nella salute mentale per esplorare il significato evolutivo e i meccanismi alla base della struttura cerebrale.
Quanto è importante il ruolo della Reelina nell'evoluzione del cervello? Ci sono altri meccanismi non scoperti?
