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L’importanza meccanica della mielinizzazione nel sistema nervoso centrale

I neuroni nel sistema nervoso centrale sono circondati e cross-linked da mielina, una sostanza bianca grassa che avvolge gli assoni per creare uno strato elettricamente isolante. La funzione elettrica della mielina è ampiamente riconosciuta; tuttavia, la sua importanza meccanica rimane sottovalutata. Qui abbiamo combinato test di nanoindentazione e colorazione istologica per correlare la rigidità del cervello al grado di mielinizzazione in immaturi, cervelli pre-natali e maturi, cervelli post-natali. Abbiamo trovato che entrambi i tessuti della materia grigia e bianca si sono irrigiditi significativamente (p≪0.001) al momento della maturazione: la rigidità della materia grigia è raddoppiata da 0.31±0.20kPa pre-natale a 0.68±0.20kPa post-natale; la rigidità della materia bianca è triplicata da 0.45±0.18kPa pre-natale a 1.33±0.64kPa post-natale. Allo stesso tempo, il contenuto di mielina della materia bianca è aumentato significativamente (p≪0.001) dal 58±2% al 74±9%. La rigidità della materia bianca e il contenuto di mielina erano correlati con un coefficiente di correlazione di Pearson di ρ=0,92 (p≪0,001). Il nostro studio suggerisce che la mielina non è solo importante per garantire la propagazione regolare del segnale elettrico nei neuroni, ma anche per proteggere i neuroni contro le forze fisiche e fornire una forte rete microstrutturale che irrigidisce il tessuto della materia bianca nel suo complesso. I nostri risultati suggeriscono che la rigidità del tessuto cerebrale potrebbe servire come biomarcatore per la sclerosi multipla e altre forme di disturbi demielinizzanti. Capire come la maturazione del tessuto si traduce in cambiamenti nelle proprietà meccaniche e conoscere la precisa rigidità del cervello in diverse fasi della vita ha importanti implicazioni mediche nello sviluppo, nell’invecchiamento e nella neurodegenerazione.