Pesce zebra, Medaka e Killifish turchese per comprendere i disturbi neurodegenerativi/del neurosviluppo umani, parte 2

Il cervelletto ha fibre rampicanti e fibre parallele, e i gruppi cellulari presentano simili a quelli umani, compresi i neuroni di Purkinje e le cellule granulari [13,14].

Esiste una relazione positiva tra fibre rampicanti e memoria. Durante il processo di arrampicata delle fibre, dobbiamo rimanere svegli e pensare con calma. Questo stato d’animo può favorire il miglioramento della memoria.

L'attività delle fibre rampicanti richiede la coordinazione fisica e la cooperazione di tutte le parti del corpo, in particolare la coordinazione di mani e piedi. Nel processo di arrampicata delle fibre, dobbiamo regolare più volte la postura e la posizione del corpo. Questo processo di adattamento può promuovere la capacità di pensiero del cervello e migliorare la nostra attenzione e concentrazione.

Inoltre, durante il processo di arrampicata delle fibre, possiamo godere di un senso di piacere fisico e psicologico, che può attivare ormoni come la dopamina nel cervello, migliorare il nostro umore e renderci più positivi.

Pertanto, la fibra rampicante può essere utilizzata come metodo efficace per esercitare e migliorare la memoria. Può renderci più sicuri, coraggiosi e tenaci, permettendoci di superare costantemente noi stessi e perseguire obiettivi sempre più alti. Si può vedere che abbiamo bisogno di migliorare la memoria, e la Cistanche deserticola può migliorare significativamente la memoria, perché la Cistanche deserticola può anche regolare l'equilibrio dei neurotrasmettitori, come ad esempio aumentare i livelli di acetilcolina e i fattori di crescita. Queste sostanze sono molto importanti per la memoria e l'apprendimento. Inoltre, Cistanche deserticola può anche migliorare il flusso sanguigno e promuovere l’apporto di ossigeno, il che può garantire che il cervello riceva nutrienti ed energia sufficienti, migliorando così la vitalità e la resistenza del cervello.

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Sebbene i pesci zebra non abbiano strutture corrispondenti ai nuclei cerebellari profondi, le cellule chiamate cellule euridendroidi ricevono proiezioni delle cellule di Purkinje e inviano proiezioni efferenti a varie regioni del cervello.

Pertanto, si ritiene che le cellule euridendroidi siano funzionalmente omologhe ai nuclei cerebellari profondi dei mammiferi [15]. Negli esseri umani, il cervelletto è diviso in vestibolocerebello, spinocerebello e pontocerebello in termini di filogenesi e localizzazione funzionale, mentre il cervelletto dei piccoli pesci è per lo più considerato vestibolocerebello.

Abbiamo creato una mappa funzionale del cervelletto del pesce zebra e abbiamo dimostrato che il cervelletto del pesce zebra contiene almeno il vestibolocerebello e lo spinocerebello, i cui dettagli possono essere trovati in un riferimento [16].

È molto interessante determinare se ci sono anche regioni del cervelletto che controllano le funzioni cerebrali superiori all'interno del telencefalo dei piccoli pesci. Anche i pesci zebra hanno un telencefalo che corrisponde al cervello umano, con regioni corrispondenti all'ippocampo e all'amigdala, che sono coinvolte nell'apprendimento della memoria e nel comportamento emotivo. rispettivamente [17].

Negli esseri umani, durante lo sviluppo, i lati ventrale e dorsale del tubo neurale formano una costrizione mediana, mentre nel pesce zebra, il lato dorsale del tubo neurale forma una piegatura verso l’esterno. Tuttavia, a differenza degli esseri umani, i pesci zebra non hanno strutture a livello corticale. È importante notare che ciò non significa che il cervello del pesce non abbia strutture e funzioni equivalenti alla corteccia cerebrale dei mammiferi.

La barriera emato-encefalica (BBB) ​​è presente anche nel pesce zebra. L’angiogenesi nel rombencefalo inizia a circa 20 hpf, e periciti e glia si trovano attorno ai vasi a 60 hpf, ma la BBB è incompleta fino a circa 5-8 dpf (giorni post-fecondazione), consentendo a vari farmaci di penetrare nel sistema nervoso centrale. 19,20]. Il farmaco può essere somministrato per via orale o intracorporea oppure può essere sciolto nell'acqua di mantenimento delle larve e infiltrato nel tessuto corporeo mediante immersione in acqua. Questa funzione è molto utile per lo screening ad alto rendimento utilizzando larve di pesce zebra.

Ad esempio, gli embrioni o le larve vengono depositati individualmente in ciascun pozzetto delle piastre da 96- e 384-e vari composti possono essere disciolti nell'acqua. Successivamente, ogni pesce può essere valutato mediante modelli di espressione genetica, cambiamenti di sviluppo o analisi comportamentali.

Questo richiede meno tempo ed è meno costoso rispetto alla stessa procedura di screening che utilizza modelli di mammiferi come i topi [21]. Una delle principali differenze tra il pesce zebra e gli esseri umani è la capacità di rigenerare il sistema nervoso centrale, compresi i neuroni.

Quando i pesci zebra vengono feriti artificialmente nel midollo spinale, si osservano il recupero funzionale e il ripopolamento dei motoneuroni entro 6-8 settimane [22,23]. Inoltre, dopo danno artificiale, è stata osservata la rigenerazione dei tessuti del sistema nervoso centrale, anche nel telencefalo [24].

L'aumentata rigenerabilità dei pesci, anche nel sistema nervoso centrale, deve essere riconosciuta quando si utilizzano pesci come modelli di disturbi neurologici umani. Molte prove sono state mostrate utilizzando il pesce zebra.

Poiché il pesce zebra, il medaka e il killifish turchese sono teleostei strettamente imparentati, le loro strutture principali nel sistema nervoso centrale sono paragonabili. È disponibile una revisione di questi tre pesci modello, inclusa la descrizione del loro sistema nervoso centrale [25].

3. Facilità di gestione del laboratorio e sperimentazione con Zebrafish, Medaka e Turquoise Killifish

3.1. Visibilità e trasmissione della luce nei piccoli pesci

Una delle caratteristiche importanti dei piccoli pesci è l'elevata trasparenza dei tessuti durante l'embriogenesi e gli stadi larvali. Nel pesce zebra e nel medaka, il processo di sviluppo può essere osservato all'esterno del corpo del pesce genitore, e gli embrioni e le larve sono trasparenti, rendendo facile osservare il processo di sviluppo e la struttura interna.

Inoltre, sono disponibili diverse linee mutanti di zebrafish e medaka che sono più trasparenti rispetto al tipo selvatico, consentendo di vedere la struttura interna del pesce, anche nello stadio adulto [26].

Questa caratteristica consente l'osservazione diretta dello sviluppo e dell'attività dei tessuti e delle cellule, compatibile con l'imaging dal vivo, e ci permette di catturare i cambiamenti evolutivi e strutturali nel sistema nervoso in maggior dettaglio in vivo.

Quando le proteine ​​fluorescenti vengono espresse specificatamente sulla cellula di interesse, è possibile osservare lo sviluppo e i cambiamenti morfologici dei neuroni di interesse nel tempo. I sensori chimici o geneticamente codificati di Ca espressi nei neuroni ci consentono di osservare l'attività dei neuroni con elevata risoluzione temporale e spaziale [27]. Ad esempio, abbiamo dimostrato che l'attività neurale cerebellare durante il comportamento può essere osservata a livello cellulare [16].

È stato anche riportato uno studio molto interessante che esprime i sensori di Ca nei neuroni dell’intero cervello e utilizza i segnali dei sensori come nell’elettroencefalografia [28]. Usando tecniche optogenetiche, è anche teoricamente possibile attivare o sopprimere l’attività neuronale dei neuroni bersaglio in qualsiasi sito [16,29]. È stato anche riportato un metodo unico per analizzare la patogenesi delle malattie alterando la localizzazione subcellulare delle proteine ​​​​bersaglio [30].

In breve, i piccoli pesci sono vertebrati unici che forniscono, in uno stato vivo, l’osservazione macroscopica del sistema nervoso, l’osservazione microscopica di una precisa attività neurale e l’adattamento della trasmissione della luce per l’optogenetica e altre applicazioni.

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