BDNF, ma non NT-4, media gli effetti dell'arricchimento ambientale sulla neurogenesi ippocampale e sull'apprendimento spaziale

E’ noto che nuovi neuroni sono continuamente generati nel cervello di animali adulti , in particolare nell’ippocampo. Fattori epigenetici giocano un ruolo importante nel controllo della neurogenesi ippocampale. In particolare, l’arricchimento ambientale (inteso come “allevamento in presenza di una maggiore quantità di stimoli ambientali e sociali”) induce un aumento della neurogenesi ed un miglioramento delle prestazioni in test comportamentali dipendenti dall’ippocampo. I meccanismi molecolari attraverso i quali l’arricchimento produce questi effetti non sono ancora noti. Un’ ipotesi è che l’arricchimento stimoli la produzione di fattori neurotrofici che a loro volta modulano la neurogenesi e gli effetti comportamentali. I fattori neurotrofici BDNF e NT-4 sono presenti a livello dell’ippocampo e la loro espressione è sotto il controllo di fattori ambientali. Per valutare il coinvolgimento di BDNF e NT-4 nella mediazione degli effetti dell’arricchimento sulle prestazioni cognitive e sulla neurogenesi, abbiamo sottoposto ad arricchimento ambientale per 6 settimane topi che mancavano di una copia del gene BDNF( BDNF +/-) e topi mancanti di NT-4 (NT4 -/-) insieme ai rispettivi controlli wild-type. Un ulteriore gruppo di topi BDNF +/-, NT4 -/- e wt veniva allevato in condizioni standard di laboratorio. Per marcare le cellule di nuova genesi abbiamo somministrato a tutti gli animali per via sistemica un analogo della timidina, la bromodeossiuridina (BrdU) che attraversa la barriera ematoencefalica e si inserisce nel DNA di nuova sintesi. Alla fine delle 6 setttimane gli animali venivano testati in un compito di apprendimento spaziale dipendente dall’ippocampo (labirinto d’acqua di Morris). I topi wild-type e NT4 -/- allevati in ambiente arricchito hanno riportato un miglioramento significativo nella velocità di apprendimento di questo test comportamentale. Al contrario, gli animali BDNF +/- arricchiti non hanno mostrato alcun miglioramento nelle performance rispetto ai loro controlli allevati in ambiente standard. Alla fine dei test gli animali sono stati perfusi ed i cervelli processati per l’analisi delle cellule neogenerate nell’ippocampo. Il conteggio stereologico delle cellule positive per BrdU nel giro dentato dell’ippocampo ha dimostrato che l’arricchimento ambientale raddoppia il numero dei neuroni neogenerati nei topi wt e NT4 -/-, mentre nei topi BDNF +/- non induce alcun aumento significativo della neurogenesi. Questi dati ci permettono di concludere che il BDNF, ma non l’NT-4, gioca un ruolo cruciale nel mediare gli effetti dell’arricchimento ambientale sulle prestazioni cognitive e sulla neurogenesi ippocampale