Gli astrociti, le vere “star” del sistema nervoso: ultimi sviluppi e sfide nello studio della loro eterogeneità morfologica, molecolare e funzionale nelle diverse aree cerebrali

Astrocytes are neuroglial cells characterized by a typical star-shaped morphology and the most numerous cells in the central nervous system (CNS). They have been little studied in the past, partly due to the lack of specific tools, and they have long been considered only as a homogeneous glue substance with mechanical, trophic and metabolic support functions for neurons. Actually, they are an extremely heterogeneous population that plays key roles in the CNS, because for example it is involved in developmental processes, homeostasis and regeneration of the latter. They also play an active role in neural networks, as they participate in synaptic plasticity and modulation. The direct involvement in CNS activities has therefore attracted great interest in their study, which has increased exponentially in recent decades also thanks to the evolution of research tools. Thanks to the modern staining techniques and more specific markers, we can highlight different morphological features. With the advent of technologies such as single-cell RNA sequencing, we can also enter into a deep study of their molecular profile, where differences in gene expression at both the inter- and intra-regional level stand out, which are also reflected in a functional diversity. In addition, these analyses revealed that several genes associated with CNS diseases, such as Alzheimer's, are linked to astrocytes. By studying mouse and human models and correlating the data, the goal is to achieve new breakthroughs in understanding the role of astrocytes in these diseases and in the development of new therapeutic strategies. Instead, an in-depth study of their development is still needed to understand how much this affects their heterogeneity, and how much this depends on their interaction with the surrounding environment. So, disproved the concept of a homogeneous population, the study of the aspects that characterize astrocytic variety is a key issue in understanding how these affect the CNS under physiological and pathological conditions. This work therefore aims to analyze the most recent data published in literature about astrocytic heterogeneity under the molecular and morphological aspects, see how these relate to and translate into functional diversity, and then explore the little-known topic of its origin during CNS development.

Gli astrociti, cellule della neuroglia caratterizzate da una tipica morfologia stellata, sono le cellule più numerose del sistema nervoso centrale (SNC). Poco studiati in passato, anche a causa della mancanza di strumenti specifici, sono rimasti a lungo considerati solo come un’omogenea sostanza collante con funzione di supporto meccanico, trofico e metabolico per i neuroni. Sono in realtà una popolazione estremamente eterogenea e che svolge ruoli molto importanti nel SNC, poiché ad esempio coinvolta in processi di sviluppo, omeostasi e rigenerazione di quest’ultimo. Giocano inoltre un ruolo attivo nelle reti neurali, in quanto partecipano anche alla plasticità e modulazione delle sinapsi. Il diretto coinvolgimento nelle attività del SNC ha quindi suscitato grande interesse nel loro studio, aumentato esponenzialmente negli ultimi decenni anche grazie all’evoluzione degli strumenti di ricerca a disposizione. Grazie a più moderne tecniche di colorazione e marcatori più specifici si possono evidenziare caratteristiche morfologiche differenti. Con l’avvento di tecnologie come il sequenziamento dell’RNA a singola cellula, si può inoltre entrare in un profondo studio del loro profilo molecolare, dove risaltano differenze nell’espressione di geni sia a livello inter- che intra-regionale, che si riflettono anche in una diversità di tipo funzionale. Inoltre, queste analisi hanno consentito di evidenziare che numerosi geni associati a patologie del SNC, come il morbo di Alzheimer, sono collegati agli astrociti. Tramite lo studio di modelli murini e umani e correlandone i dati, l’obiettivo è di ottenere nuovi traguardi nella comprensione del ruolo degli astrociti in queste malattie e nello sviluppo di nuove strategie terapeutiche. Un approfondito studio del loro sviluppo è invece ancora necessario per comprendere quanto questo influisca sulla loro eterogeneità, e quanto invece questa dipenda dalla loro interazione con l’ambiente che li circonda. Smentito dunque il concetto di una popolazione omogenea, lo studio degli aspetti che caratterizzano la varietà astrocitaria è un tema fondamentale per comprendere come questi influenzano il SNC in condizioni fisiologiche e patologiche. L’elaborato si pone quindi l’obiettivo di analizzare i più recenti dati pubblicati in letteratura circa l’eterogeneità astrocitaria sotto gli aspetti molecolari e morfologici, vedere come questi si relazionano e traducono in diversità funzionale, per poi esplorare il poco conosciuto tema della sua origine durante lo sviluppo del SNC.