Persistenza di neuroni immaturi nel cervello della pecora adulta. Un nuovo "tipo" di plasticità strutturale?

cervello dei mammiferi ospita diversi tipi di plasticità, tra cui il rimodellamento sinaptico e la neurogenesi adulta. Quest'ultima si verifica grazie alla presenza di nicchie staminali localizzate in particolari aree definite, o di progenitori sparsi all'interno del parenchima cerebrale. Recentemente, nella corteccia cerebrale è stata descritta una popolazione di cellule immature e non neogenerate che sembrano rimanere in "stand by" per lunghi periodi di tempo, rappresentando forse un nuovo tipo di plasticità. Queste cellule esprimono Doublecortina (DCX), un marcatore strettamente legato a cellule neogenerate e immature. Vista l'ampia variabilità per distribuzione e quantità di queste cellule(meno evidente nei roditori rispetto a conigli e gatti), si pensa che questa forma di plasticità possa essere largamente eterogenea all'interno della classe dei mammiferi. Abbiamo quindi deciso di indagare l'esistenza e la distribuzione delle cellule DCX-positive nel cervello della pecora (Ovis aries), un mammifero dotato di cervello grande e girencefalico e un'aspettativa di vita più lunga di quella degli animali da laboratorio. Sono stati utilizzati cervelli di pecore adulte e neonate (alcuni appartenenti ad animali iniettati con BrdU e poi analizzati a diversi tempi di sopravvivenza), fissati e tagliati al criostato. Successivamente sono state eseguite analisi istologiche e immunoistochimiche per DCX, marker di proliferazione (Ki-67, BrdU), molecole per determinare l'origine embrionale (Sp8, Tbr1) e antigeni neuro/gliali per la caratterizzazione fenotipica. In aggiunta a cellule localizzate in neo- e paleo-cortex (già descritte negli animali da laboratorio), abbiamo scoperto anche un'ampia popolazione di cellule DCX-positive disposte a formare gruppi compatti (cluster) nella capsula esterna e gruppi di cellule più sparse nella sostanza grigia adiacente (claustro e amigdala). In contrasto con una sostanziale riduzione di numero osservata per le cellule DCX+ nelle zone neurogeniche e in corteccia cerebrale, la quantità e la distribuzione spaziale di queste nuove popolazioni cellulari si mantengono costanti a tutte le età analizzate. L'utilizzo del Ki-67 e della BrdU ci ha permesso di dimostrare come questi neuroni siano generati durante l'embriogenesi e non durante la vita postanatale. In conclusione, il cervello della pecora adulta contiene un'abbondante popolazione di cellule immature non neogenerate, suggerendo che l'eterogeneità della plasticità strutturale nei mammiferi con cervello grande, girencefalia accentuata e aspettativa di vita lunga possa essere maggiore di quanto pensato fino ad oggi e che tale forma di plasticità, in confronto a quanto accade nei roditori da laboratorio, possa essere stata conservata rispetto a quella neurogenica.

The mammalian brain harbours different forms of structural plasticity, spanning from synaptic remodelling to adult neurogenesis, the latter occurring both within canonical stem cell niches and in the brain parenchyma. Recently, the occurrence of non-newly generated, "immature" neurons has been shown in the adult cerebral cortex. These cells express the cytoskeletal protein Doublecortin (DCX, a marker linked to both newly generated and non-newly generated neurons) and are thought to remain in a "stand-by state" for long periods, waiting for their final differentiation and integration. Since the distribution of these cells has been found to vary in some mammalian species (e.g., it is far more restricted in laboratory rodents with respect to rabbits and cats), we advanced the hypothesis that the occurrence of different types of structural plasticity might be heterogeneous in the range of mammalian neuroanatomies. We analysed the occurrence and distribution of DCX-expressing cells in the whole sheep brain (Ovis aries), with the aim of investigating an indicator of structural plasticity in a gyrencephalic, relatively large-brained and long-living mammal. Brains from adult and newborn sheep (some injected with BrdU and analysed at different survival times) were fixed and cryostat cut. Histology and immunohistochemistry for DCX, markers for cell proliferation (Ki-67, BrdU), pallial/subpallial developmental origin (Tbr1, Sp8), and neuronal/glial antigens for phenotype characterization were performed. In addition to the cortical immature neurons (extended to the whole sheep neocortex) we found large populations of DCX-expressing cells forming clusters within the external capsule and widely scattered in the surrounding grey matter (claustrum and amygdala). In contrast with a substantial age-related reduction observed for the DCX+ cell populations in neurogenic sites and cerebral cortex, those present within the capsular/pericapsular regions were very similar as to their amount and distribution at all ages examined. BrdU and Ki-67 detection at both neonatal and adult ages showed that all the parenchymal, DCX+ cells were generated during embryogenesis, not after birth. Hence, the adult sheep brain contains additional populations of DCX-expressing cells, indicating that non-neurogenic structural plasticity might be more heterogeneous in mammals than previously thought.