Diversità dei neuroni dopaminergici del bulbo olfattivo di topo: una classificazione strutturale e funzionale

Il sistema olfattivo è un sistema tanto particolare da possedere una struttura cerebrale specializzata nell'elaborazione dell'informazione olfattiva: il bulbo olfattivo. Esso è suddivisibile istologicamente in 6 strati concentrici, di cui il secondo, lo strato dei glomeruli, è il primo centro di integrazione dell'informazione olfattiva. Nello strato dei glomeruli, gli assoni dei neuroni sensoriali olfattivi localizzati nell'epitelio olfattivo, sinaptano con il dendrite apicale delle cellule mitrali e tufted, che a loro volta proiettano il loro assone ai centri olfattivi superiori. Nei glomeruli inoltre, sono presenti numerosi interneuroni ad attività inibitoria, che partecipano al processamento dell'informazione olfattiva. Tra questi, le cellule dopaminergiche (riconosciute per l'espressione della tirosina idrossilasi, TH, enzima limitante nella sintesi della dopamina) sono particolarmente interessanti in quanto sono gli unici inteneuroni glomerulari a contattare direttamente l'assone dei neuroni sensoriali olfattivi e sono in grado di modificare l'espressione della TH in maniera attività-dipendente. Inoltre, le cellule dopaminergiche insieme alle altre sottoclassi di interneuroni olfattivi, rappresentano una delle poche popolazioni neuronali che vengono neo-generate durante tutto il corso della vita. Per la stesura di questo elaborato ho considerato due principali lavori, Galliano et al, (2018) e Kosaka et al., (2020) in cui sono state caratterizzate le cellule dopaminergiche olfattive sia in senso strutturale che funzionale. Dall'analisi di questi lavori, emerge che le cellule dopaminergiche olfattive sono suddivisibili in due macrocategorie: cellule con soma grande (~140 µm2) e cellule con soma piccolo (~ 55 µm2). Queste due classi di cellule dopaminergiche olfattive hanno diversi momenti di origine: le cellule “grandi” sono generate esclusivamente in età embrionale, mentre quelle “piccole” continuano ad essere generate per tutto il corso della vita. Cellule dopaminergiche grandi e piccole a loro volta si suddividono a seconda della presenza o meno di una specializzazione della membrana plasmatica del neurone chiamata segmento assonico iniziale (AIS), in 4 classi: 1) cellule periglomerulari grandi, con soma ampio e presenza di AIS; 2) cellule periglomerulari piccole, con soma di minori dimensioni e assoniche;3) cellule transglomerulari, di piccola-media grandezza e prive di assone, ma con dendriti molto ramificati nello strato glomerulare; 4) cellule incrostanti, piccole e anassoniche, ma con una posizione caratteristica simile a un' incrostazione dei glomeruli. Le differenze strutturali si traducono in differenze funzionali: le cellule grandi/AIS+ sono facilmente eccitabili e rispondono ad un ampio spettro di stimoli, sebbene analisi funzionali in vivo, mostrino che questa categoria è meno responsiva rispetto alle cellule piccole/AIS-. Queste ultime, infatti, pur essendo meno facilmente eccitabili in vitro, in vivo dimostrano una risposta più evidente, anche se a un numero meno ampio di stimoli rispetto alle grandi/AIS+. Comprendere e classificare le differenze fra cellule è fondamentale per lo studio di ogni sistema, ma in particolare per quello olfattivo: è, infatti, un sistema molto plastico, che si adatta ai cambiamenti ambientali anche grazie alla neurogenesi di nuovi neuroni dopaminergici durante tutto l'arco della vita, che modificano la risposta al modificarsi delle condizioni, risultando un enorme vantaggio evolutivo. Inoltre, analizzando quando e come queste cellule vengono generate, è possibile immaginare future applicazioni cliniche, come la sostituzione dei neuroni dopaminergici danneggiati a causa di malattie neurodegenerative come il morbo di Parkinson.