pag. 505-516

© Springer-Verlag 2001
Pathologica (2001) 93:505-516
EDITORIALE
G. Magro · S. Grasso
Le cellule gliali nell’ontogenesi del sistema nervoso periferico
ortosimpatico umano e nel neuroblastoma
Glial cells in the ontogenesis of the human peripheral sympathetic nervous system
and in neuroblastoma
Riassunto Il ruolo delle cellule gliali nell’ontogenesi del sistema nervoso periferico ortosimpatico (SNPO) nell’uomo è
ancora da stabilire. Studi immunoistochimici condotti su embrioni e feti umani hanno evidenziato che, durante i processi
di migrazione, i nidi di neuroblasti indifferenziati contengono cellule sustentaculari e sono completamente circondati e
separati dall’ambiente esterno da cellule simil-Schwann e da
una membrana basale continua. Questa distribuzione topografica delle cellule gliali e della matrice extracellulare appare strategica ai fini dei processi di migrazione e differenziazione dei neuroblasti indifferenziati. Una distribuzione
analoga tra cellule gliali, matrice extracellulare e neuroblasti
è stata osservata nei neuroblastomi che presentano aree con
pattern di crescita nodulare, rafforzando ulteriormente il concetto che questa neoplasia rappresenti un arresto del normale processo differenziativo/maturativo del SNPO umano.
Nonostante sia opinione comune che le cellule di Schwann,
nel neuroblastoma, siano cellule che “infiltrano dall’esterno
la neoplasia”, i nostri dati suggeriscono che queste cellule derivano dalle cellule gliali normalmente associate ai neuroblasti indifferenziati durante l’ontogenesi. Il normale sviluppo
della linea gangliare, neuroendocrina (cromaffine) e gliale
G. Magro () • S. Grasso
Istituto di Anatomia Patologica, Università di Catania,
Via Biblioteca 4, I-95124 Catania, Italia
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verrà discusso, focalizzando l’attenzione sulle cellule gliali e
su alcune molecole della matrice extracellulare sia in corso
di ontogenesi, che nel neuroblastoma.
Parole chiave Cellule di Schwann • Cellule sustentaculari •
Ontogenesi • Matrice extracellulare • Neuroblastoma
Key words Schwann cells • Sustentacular cells • Development
• Extracellular matrix • Neuroblastoma
Introduzione
Lo sviluppo del sistema nervoso periferico ortosimpatico
(SNPO) nell’uomo avviene attraverso vari processi coordinati nello spazio e nel tempo, durante i quali, precursori cellulari della cresta neurale migrano tra i tessuti embrionali e fetali fino a colonizzare definitivamente organi o tessuti periferici. Durante le prime fasi dell’ontogenesi, le creste neurali appaiono come lamine longitudinali poste bilateralmente
rispetto al primitivo tubo neurale – struttura da cui derivano
– e costituite da cellule neuroectodermiche primitive capaci
di differenziazione multidirezionale: nervosa, gliale, neuroendocrina e melanocitaria. Nelle fasi più precoci, oltre a
cellule già “committed” per una linea cellulare ben definita,
esistono cellule con duplice potenzialità differenziativa (ad
esempio, nervosa e gliale), nonché cellule “committed” capaci di “transdifferenziazione” cioè in grado di trasformare il
loro fenotipo in un altro (ad esempio, una cellula nervosa può
differenziarsi in una cellula neuroendocrina o viceversa) [1].
Dalla 4a-5a settimana di sviluppo, le creste neurali si frammentano in nidi cellulari che, interconnessi tra loro da sottili
fibre nervose provenienti dai gangli spinali, migrano dalla regione paravertebrale lungo le aree para- e pre-aortiche, raggiungendo i diversi organi in via di sviluppo (surrene, organi addomino-pelvici) (Fig. 1A). Questi nidi sono costituiti da
neuroblasti indifferenziati, cellule linfocito-simili di forma
rotondeggiante, con una sottile rima di citoplasma, nucleo
ipercromico con piccoli, ma evidenti nucleoli (Fig. 1B, 2A,
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G. Magro, S. Grasso: Le cellule gliali nell’ontogenesi del sistema nervoso periferico ortosimpatico umano
B
A
C
D
Fig. 1 Feto umano di 8 settimane. A La proteina S-100 evidenzia fibre nervose (frecce), cellule fusate simil-Schwann e cellule sustentaculari, rispettivamente alla periferia ed all’interno dei nidi neuroblastici (N) in posizione para- e pre-aortica (A) e in prossimità del surrene (S). B Maggiore ingrandimento dell’area contrassegnata con (). Cellule sustentaculari con evidenti dendriti citoplasmatici a contatto
diretto con i neuroblasti indifferenziati. C,D Nidi neuroblastici (N) adesi al surrene (S). Sezioni seriate colorate con anticorpi anti-proteina S-100 (C) ed anti-collagene VI (D) svelano l’esistenza di una membrana basale continua che segue la distribuzione delle cellule similSchwann lungo la periferia dei nidi neuroblastici. Nei tessuti circostanti il collagene VI dà una colorazione interstiziale di tipo fibrillare.
Si noti in C la continuità delle cellule di Schwann di una fibra nervosa (frecce) come cellule singole (cellule simil-Schwann), che rivestono i nidi neuroblastici
G. Magro, S. Grasso: Le cellule gliali nell’ontogenesi del sistema nervoso periferico ortosimpatico umano
A
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B
C
D
E
Fig. 2 A,B Surrene fetale di 15 settimane. Nella porzione ghiandolare più interna si osservano nidi neuroblastici circondati da cellule simil-Schwann positive alla proteina S-100. B Cellule cromaffini in via di differenziazione (in alto) sono a contatto diretto con cellule sustentaculari S-100 positive; notare la scomparsa delle cellule simil-Schwann ancora evidenziabili attorno a nidi neuroblastici dispersi tra
le cellule cromaffini (in basso). C Surrene adulto. Tra le cellule cromaffini si osservano soltanto cellule sustentaculari S-100 positive; notare una rara cellula gangliare (freccia) circondata singolarmente da una cellula sustentaculare (o satellite). D,E Neuroblastoma scarsamente differenziato. I neuroblasti tumorali formano noduli circondati da sottili setti fibro-vascolari contenenti cellule simil-Schwann (D)
nonché collagene di tipo IV (E)
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G. Magro, S. Grasso: Le cellule gliali nell’ontogenesi del sistema nervoso periferico ortosimpatico umano
2B) e capacità differenziativa bidirezionale sia verso la linea
cellulare nervosa (cellule gangliari) che neuroendocrina (cellule cromaffini) (Fig. 3, 4). I neuroblasti indifferenziati sono
facilmente evidenziabili immunoistochimicamente utilizzando diversi anticorpi, tra cui enolasi neurono-specifica, BCL2, CD44 etc. (Tab. 1) [2, 3, 4]. In corrispondenza dei surreni, che a questo stadio sono costituiti esclusivamente da un
abbozzo epiteliale di origine mesodermica, alcuni nidi neuroblastici invadono la capsula surrenale (Fig. 1A, 1C), spingendosi all’interno della ghiandola ove successivamente si
differenzieranno in cellule neuroendocrine, formando così la
midollare del surrene. I nidi neuroblastici che migrano in
prossimità dei visceri addomino-pelvici, portandosi all’interno delle loro pareti, si differenzieranno in cellule gangliari
che, assieme alle fibre nervose da cui sono innervate, formeranno i plessi nervosi gangliari (plesso sottomucoso di
Meissner e mioenterico di Auerbach).
Linea gangliare
Dalla 7a-9a settimana di sviluppo è possibile osservare la
differenziazione della linea gangliare; a questo stadio al-
l’interno dei nidi neuroblastici è possibile identificare cellule con caratteristiche morfologiche che si discostano dai
neuroblasti indifferenziati per la presenza di un citoplasma
più evidente e un nucleo vescicoloso con un nucleolo prominente [5]. Recentemente abbiamo dimostrato che tali cellule, oltre ad esprimere diversi marcatori condivisi con neuroblasti e cellule neuroendocrine (Tab. 1), risultano positive
alla catepsina D e sono da considerarsi cellule gangliari precoci [5]. La loro maturazione è caratterizzata da un progressivo aumento delle dimensioni sia del citoplasma che
del nucleo, il quale diventa sempre più vescicoloso con un
unico e prominente nucleolo centrale. Queste cellule gangliari fetali, oltre ad esprimere la catepsina D, sono immunoreattive ai recettori tirosin-chinasi per le neurotrofine
(TrKa e TrkC) (Tab. 1). La differenziazione dei neuroblasti
indifferenziati in cellule gangliari si verifica soprattutto in
quei nidi cellulari che formeranno le catene paravertebrali
dei gangli ortosimpatici ed i gangli ortosimpatici pre- ed intra-viscerali. Cellule gangliari si differenzieranno anche dai
nidi neuroblastici intrasurrenali, ma in misura quantitativamente ridotta. Il numero delle cellule gangliari nelle ultime
fasi dello sviluppo del SNOP umano rimarrà relativamente
costante per tutta la vita.
Fig. 3
ENS+
TH+
HNK1+
Bcl2+
CD44+
NF+
CD+
ENS+
TH+
HNK1+
Bcl-2+
CD44+
Cellule primitive
cresta neurale
Cellula gangliare precoce
ENS+
TH+
CD44–
Bcl2–
HNK1–
CD–
CGA+
SF+
IGF-2+-(paragangli
o cellule SIF)
Cellula neuroendocrina immatura
(feocromoblasto)
ENS+
TH+
HNK1+
Bcl2+
CD44+
NF+
CD+
TrKA+
Periferina+
• Catene gangliari
ortosimpatiche
paravertebrali
• Gangli ortosimpatici
pre-viscerali
• Plessi nervosi gangliari
viscerali (tratto gastrointestinale; vescica,
rene, etc.)
Cellula gangliare matura
ENS+
TH+
CD44–
Bcl2–
HNK1–
CD–
CGA+
SF+
IGF-2+-(paragangli
o cellule SIF)
TrKB+
• Midollare surrene
• Paragangli
• Cellule neuroendocrine
intragangliari
(SIF cells)
Cellula neuroendocrina matura
(feocromocita)
ENS, enolasi neurono-specifica; TH, tirosina idrossilasi; HNK-1/N-CAM; CD44; CD, catepsina D; TrKA-TrKC, recettori tirosina chinasi per le
neurotrofine; BCL-2, proteina BCL-2; NF, neurofilamenti; CGA, cromogranina S; SF, sinaptofisina; IGF-2, insulin growth factor-2; SIF, cellule
neuroendocrine intragangliari
Cellule
primitive
cresta neurale
Fig. 4
Linea gliale
(midollare surrene; paragangli ortosimpatici)
Linea neuroendocrina o cromaffine
(cellule di Schwann e sustentaculari)
Tumori Neuroblastici
Linea gangliare ortosimpatica
Borderline
Commisto
Nodulare
Borderline: pochi neuroblasti dispersi
con rara formazione di noduli microscopici (istologia favorevole)
Commisto: pochi noduli neuroblastomatosi microscopici ben definiti (istologia
favorevole)
Nodulare: noduli macroscopici neuroblastomatosi (istologia sfavorevole)
Tutti i ganglioneuroblastomi sono costituiti da una prevalente quota ganglioneuromatosa (cellule gangliari mature e immature, cellule di Schwann e tessuto fibroso), cui si associa una componente
variabile neuroblastomatosa
Neuroblasti indifferenziati
+
>5% di neuroblasti con differenziazione gangliare
Feocromocitoma; Paraganglioma (cellule neuroendcorine + cellule sustentaculari)
Ganglioneuroma
Ganglioneuroblastoma
Neuroblastoma
Differenziantesi
Neuroblasti indifferenziati
+
<5% di neuroblasti con differenziazione gangliare
Neuroblasti indifferenziati
Scarsamente differenziato
Indifferenziato
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G. Magro, S. Grasso: Le cellule gliali nell’ontogenesi del sistema nervoso periferico ortosimpatico umano
Linea neuroendocrina (cromaffine)
Le cellule neuroendocrine o cromaffini derivano dai precursori neuroblastici geneticamente programmati a formare la
linea cellulare neuroendocrina intragangliare, i paragangli
ortosimpatici e la midollare del surrene (Tab. 1). La differenziazione dei neuroblasti verso la linea neuroendocrina
può essere facilmente evidenziata immunoistochimicamente
utilizzando anticorpi anti-cromogranina A [5, 6].
Le cellule neuroendocrine intragangliari, note anche come “cellule cromaffini intragangliari” o “piccole cellule intensamente fluorescenti” (SIF cells), si formano all’interno
dei nidi di neuroblasti che formeranno le catene paravertebrali del sistema nervoso ortosimpatico e la maggior parte di
esse scomparirà nel periodo neonatale [7].
I paragangli sono agglomerati di cellule neuroendocrine,
disperse in diverse parti del corpo, che originano dai nidi di
neuroblasti indifferenziati disposti lungo le fibre nervose
che interconnettono i diversi gangli ortosimpatici [7]. La
maggior parte dei paragangli sono strutture microscopiche
a disposizione parassiale, disposte lungo l’area preaortica,
dal torace fino alla pelvi. Tra i paragangli macroscopicamente più evidenti, i più importanti sono l’organo dello
Zuckerkandl, sito in corrispondenza dell’origine dell’arteria
mesenterica inferiore e ritenuto la maggiore fonte di produzione di catecolamine durante la vita fetale e neonatale, e la
midollare del surrene. La maggior parte dei paragangli ortosimpatici fetali scompare nel periodo neonatale e la componente residua va incontro ad una riduzione delle dimensioni, fenomeno osservabile soprattutto a carico dell’organo dello Zuckerkandl.
La midollare del surrene rappresenta il prototipo dei
paragangli ortosimpatici e si presta come modello ideale
per lo studio dell’ontogenesi della linea cellulare neuroendocrina umana. Nei surreni di età gestazionale compresa
tra la 7a e la 32a settimana di sviluppo, numerosi gruppi di
nidi neuroblastici, sempre interconnessi tra loro da fibre
nervose, migrano dalla corticale fino alle vene profonde,
situate nella porzione ghiandolare più interna (Fig. 2A).
Nel periodo compreso tra la 12a e la 24a settimana di sviluppo, alcuni nidi neuroblastici mostrano una degenerazione cistica centrale con una rima periferica cellulare residua più o meno ampia [8, 9]. Alla periferia di tali nidi si
differenziano cellule con dimensioni maggiori rispetto ai
neuroblasti, distinguibili soprattutto per il loro nucleo vescicoloso e il citoplasma chiaro (Fig. 2B). Queste cellule,
note anche come “feocromoblasti”, positive alla cromogranina A, rappresentano lo stadio precoce delle linea neuroendocrina (cromaffine) della midollare surrenale e si organizzano in piccoli aggregati cellulari o come singole
cellule che prendono contatto diretto con le cellule della
corticale del surrene [8]. Negli stadi successivi, dalla 24a
alla 38a settimana di gestazione, i nidi di neuroblasti indifferenziati progressivamente decrescono di numero fino
a scomparire completamente nei surreni neonatali. Simultaneamente, si assiste ad una continua e progressiva differenziazione di cellule neuroendocrine che, organizzandosi
in cordoni cellulari strettamente stipati tra loro, formano
la midollare del surrene, ormai topograficamente ben distinta dalla corticale. Nei surreni neonatali e in quelli
adulti, la midollare è costituita da cellule neuroendocrine
mature (feocromociti), da rare cellule gangliari e da cellule gliali sustentaculari (Fig. 2C).
Linea gliale
Durante l’ontogenesi del SNOP umano, studi immunoistochimici hanno evidenziato la presenza di cellule S100 positive, definite cellule simil-gliali [10] o sustentaculari [11],
sia all’interno dei nidi neuroblastici che in periferia. In embrioni e feti umani di età gestazionale compresa tra la 7a e
la 15a settimana di sviluppo, utilizzando anticorpi anti proteina S-100 ed anti collagene IV, abbiamo identificato nel
SNOP umano extra- ed intra-viscerale (soprattutto surreni)
tre popolazioni cellulari gliali diverse tra loro per morfologia, topografia, e rapporti cellulari: cellule di Schwann, cellule simil-Schwann e cellule sustentaculari o satelliti (Figg.
1A, 1B, 1C, 2A, 2B) [8, 12].
Le cellule di Schwann circondano gli assoni delle fibre
nervose che interconnettono i nidi neuroblastici indifferenziati. Tali cellule sono circondate da una membrana basale
positiva al collagene IV e alla laminina.
Le cellule simil-Schwann, sono cellule fusate dotate di
fini e lunghi prolungamenti citoplasmatici bipolari, localizzate alla periferia dei nidi di neuroblasti. Abbiamo dimostrato che queste cellule hanno rapporti di continuità con le
cellule di Schwann delle fibre nervose che, prolungandosi
lungo la periferia dei nidi neuroblastici, formano un monostrato cellulare continuo (Figg. 1A, 1C). Nello stesso studio,
utilizzando sezioni seriate colorate con anticorpi anti proteina S-100 ed anti collagene IV, fu evidenziata una membrana
basale che, partendo dalle fibre nervose, si estendeva lungo
la periferia dei nidi neuroblastici, seguendo esattamente la
distribuzione delle cellule periferiche simil-Schwann (Figg.
1C, 1D). Questi dati suggeriscono che la membrana basale
possa essere prodotta in situ dalle cellule simil-Schwann, le
quali, originando dalle cellule di Schwann delle fibre nervose, condividono con esse la capacità di produrre i costituenti della membrana basale [13-18].
Le cellule sustentaculari sono cellule rotondeggianti o
ovalari senza alcun rapporto con le molecole della matrice
extracellulare, che nelle prime fasi dello sviluppo sono a
contatto diretto, tramite dendriti citoplasmatici, con i neuroblasti indifferenziati (Fig. 1B). Nelle fasi successive, contraggono rapporti sia con le cellule neuroendocrine (Fig. 2B)
che con quelle gangliari in via di sviluppo, circondandole
singolarmente (cellule satelliti) (Fig. 2C).
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Circa l’origine delle cellule gliali del SNPO umano, alcuni autori hanno ipotizzato che esse derivino da una differenziazione in situ da un precursore comune alle cellule gangliari e neuroendocrine [6]. Sebbene l’esistenza di tale cellula pluripotente nei gangli, paragangli e nella midollare del
surrene fetale non possa essere esclusa, i nostri dati indicano che, nelle prime fasi dello sviluppo, la linea gliale del sistema nervoso ortosimpatico intraviscerale (surreni, intestino etc.) deriva dai nidi neuroblastici extraviscerali che, colonizzando gli organi, trasportano con sé anche la componente gliale (sustentaculare e simil-Schwann). Questo è facilmente dimostrabile soprattutto nel surrene dove i nidi di
neuroblasti che invadono l’abbozzo primitivo surrenale contengono già sia cellule sustentaculari, a contatto diretto con
i neuroblasti, che cellule simil-Schwann alla loro periferia
[8, 12] (Figg. 1A, 1C).
Il destino ontogenetico delle cellule sustentaculari è diverso da quello delle cellule simil-Schwann [8]. Infatti, con
la scomparsa dei nidi neuroblastici indifferenziati, le cellule
sustentaculari persisteranno tra le cellule neuroendocrine
della midollare surrenale e dei paragangli durante tutto il periodo neonatale e anche nei tessuti adulti, ove sono costantemente documentabili utilizzando anticorpi anti-proteina
S100 [7]. È importante ricordare che anche neoplasie neuroendocrine, come il feocromocitoma ed il paraganglioma,
contengono un numero considerevole di cellule sustentaculari, la cui identificazione può essere di notevole ausilio diagnostico [7, 19-22]. Al contrario, le cellule simil-Schwann
sembrano essere cellule embrio-fetali transitorie che scompaiono nei tessuti neonatali e adulti [8]. Il loro destino è infatti strettamente collegato alla scomparsa dei nidi neuroblastici che si verifica sia per la loro differenziazione in strutture gangliari o paragangliari ortosimpatici, sia per processi
di involuzione/regressione (degenerazione cistica, probabili
fenomeni apoptotici), fenomeni osservabili soprattutto a livello della midollare surrenale.
La funzione delle cellule gliali durante l’ontogenesi è ancora da definire. È facilmente intuibile che per dare origine
alle definitive strutture gangliari extra ed intra-viscerali e
paragangliari del SNOP umano i neuroblasti indifferenziati,
che migrano dalle primitive creste neurali, devono lungo il
loro percorso: i) trovare e riconoscere i diversi organi da colonizzare; ii) cessare la loro migrazione nelle localizzazioni
appropriate; iii) completare il loro programma di differenziazione terminale in situ; iv) evitare una differenziazione
prematura che comporterebbe un arresto migratorio con
compromissione della corretta colonizzazione degli organi.
In tutti questi processi un ruolo cruciale sembra essere svolto da peptidi (endoteline e loro recettori), fattori neurotrofici, fattori di trascrizione, fattori di crescita e da molecole
della matrice extracellulare. Le endoteline e i loro recettori
(E-3, E-B) sembrano agire simultaneamente prevenendo la
prematura differenziazione dei neuroblasti durante la migrazione; un loro difetto genico comporta l’insorgenza di patologie megacoliche sia sperimentalmente su modelli animali
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che nell’uomo [23-26]. Tra i fattori neurotrofici, annoveriamo quelli derivanti dalla linea cellulare gliale (GFRα-1-Ret,
NT-3-TrKC, la serotonina e una proteina che lega la laminina-1) con funzione di promotori della differenziazione nervosa (gangliare) e gliale [27]. Altri studi indicano fattori di
trascrizione come Pax3, Sox10, c-Ret, il fattore neurotrofico derivato dalla linea cellulare gliale (GDNF) e l’enzima di
conversione dell’endotelina come indispensabili per un corretto coordinamento delle varie tappe evolutive delle cellule
che derivano dalle creste neurali [28, 29]. È stato osservato
che anche il deficit di produzione di alcuni di questi fattori
(ad esempio, GDNF), dovuti a cause microambientali, anche
in assenza di mutazioni geniche, possono causare arresto
della migrazione dei neuroblasti [30].
A questo punto sorge spontanea la domanda se siano le
cellule gliali coinvolte in questi processi di migrazione e differenziazione dei neuroblasti indifferenziati. La loro identificazione fin dalle prime fasi dello sviluppo (6a-7a settimana di
gestazione) ci suggerisce che sia le cellule sustentaculari che
le cellule simil-Schwann, intraprendendo precocemente rapporti con le cellule nervose/neuroendocrine, fanno parte integrante dell’ontogenesi del SNOP umano. Gli stretti contatti morfologici, tramite i dendriti citoplasmatici tra le cellule
sustentaculari e le cellule neuroblastiche, neuroendocrine o
gangliari, ci inducono ad ipotizzare un loro eventuale ruolo
(differenziativo? di sostegno/mantenimento?) che per analogia potrebbe essere paragonato a quello svolto dalle cellule
gliali nei confronti dei neuroni nel sistema nervoso centrale
[11, 31]. L’identificazione di cellule simil-Schwann associate ad una membrana basale lungo la periferia dei nidi neuroblastici indifferenziati, durante l’ontogenesi umana, apre
orizzonti affascinanti nel campo della neurobiologia. Il binomio cellule simil-Schwann/membrana basale crea una “barriera fisica” che separa completamente i neuroblasti dai tessuti circostanti durante il processo di migrazione. Questa scoperta pone le basi morfologiche per comprendere come i neuroblasti indifferenziati, cellule ad elevata capacità replicativa,
non invadono i diversi organi (corpo vertebrale, aorta, etc.)
incontrati durante la loro migrazione, pur venendone a stretto contatto, prevenendo così drammatiche conseguenze. Il
ruolo di “barriera fisica” delle cellule simil-Schwann e della
loro membrana basale appare tuttavia piuttosto riduttivo e
non possiamo fare a meno di ipotizzare che la loro distribuzione sia programmata strategicamente al fine di mediare i
complessi processi di migrazione, crescita, differenziazione e
localizzazione definitiva dei neuroblasti indifferenziati.
Questa ipotesi è fortemente avvalorata da ricerche che hanno
dimostrato, sia sperimentalmente che nell’uomo, come una
mutazione indotta o spontanea di un fattore di trascrizione
come Sox10, determinando la mancata formazione di cellule
gliali di tipo Schwann e sustentaculare [32], si associ a patologie della cresta neurale, quali la malattia di Hirschsprung,
la sindrome di Waardenburg, di Hirschsprung/Waardenburg
o a più rari disturbi multipli congeniti (lesioni nervose periferiche da ipomielinizzazione, pseudo-ostruzione intestinale
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G. Magro, S. Grasso: Le cellule gliali nell’ontogenesi del sistema nervoso periferico ortosimpatico umano
e sordità) [33]. Tali evidenze rafforzano ulteriormente il concetto secondo cui le cellule di Schwann rappresenterebbero
una “fonte di segnali” sia cellulari che extracellulari – quest’ultimi tramite la produzione di molecole della matrice extracellulare – indispensabili nel mediare la definitiva distribuzione topografica e la differenziazione terminale dei neuroblasti del SNOP umano [34]. Molti autori concordano nell’affermare che la matrice extracellulare, svolgendo un ruolo
“guida” importante, sia direttamente implicata nei processi di
migrazione della cresta neurale [35-44]. Studi sperimentali
indicano che la migrazione, l’arresto e la localizzazione finale dei neuroblasti sono regolati da un delicato equilibrio tra
alcune molecole della matrice extracellulare (collageni, glicoproteine, proteoglicani) ad azione stimolante e altre con
funzione di “segnali inibitori” [37, 44]. Indagini immunoistochimiche, condotte utilizzando anticorpi anti-collagene IV,
laminina, collagene VI e fibronectina, dimostrano la loro presenza lungo il pattern di migrazione dei nidi neuroblastici indifferenziati in molte specie animali [43-46]. Studi immunoistochimici da noi effettuatti [12; dati non pubblicati] hanno evidenziato l’esistenza delle stesse molecole della matrice extracellulare anche lungo il pattern di migrazione dei
neuroblasti indifferenziati umani. La presenza di collagene
IV e laminina lasciano ipotizzare l’esistenza di una membrana basale che, dalla fibre nervose, si continua lungo la periferia dei nidi neuroblastici; il collagene VI e la fibronectina
danno un doppio pattern di colorazione: simil-membrana basale lungo la periferia dei nidi neuroblastici e di tipo fibrillare nei tessuti connettivi circostanti (Fig. 1D). Con la dimostrazione della presenza di collagene IV e VI, laminina e fibronectina lungo il pattern di migrazione dei nidi neuroblastici indifferenziati anche nella specie umana è possibile affermare che tali molecole si sono conservate nel corso dell’evoluzione filogenetica a partire dai pesci [44, 46, 47].
Tuttavia, una problematica ancora irrisolta è quella dell’individuazione delle cellule che sintetizzano queste molecole
della matrice extracellulare nell’uomo. Nonostante studi in
vitro candidino i neuroblasti come potenziali produttori di
matrice extracellulare [48] permangono dubbi in vivo. I nostri dati, assieme ad evidenze sperimentali e immunoistochimiche, suggeriscono che, durante lo sviluppo, le cellule di
Schwann sono le cellule che sintetizzano e depositano molecole della matrice extracellulare, tra cui componenti intrinseci della membrana basale (collagene IV e laminina) [13, 14,
16, 17]. È noto che le cellule di Schwann interagiscono con
la matrice extracellulare esprimendo sulla loro superficie recettori di tipo integrinico e non-integrinico [13].
Cellule gliali e neuroblastoma
Attualmente si ritiene che il neuroblastoma rappresenti la
controparte neoplastica dei precursori cellulari immaturi
embrio-fetali del SNOP umano [2, 3, 49, 50], la cui genesi
va ricercata in un’espansione clonale probabilmente correlata ad un arresto del normale processo differenziativo che,
nella maggior parte dei casi, interessa la linea gangliare [51],
ma che in alcuni casi sembra coinvolgere anche la linea neuroendocrina extra-surrenale [2, 52]. Questo concetto si basa
sulle seguenti evidenze: i) generalmente le sedi d’insorgenza del neuroblastoma corrispondono alla distribuzione delle
strutture del sistema nervoso ortosimpatico periferico; ii)
studi autoptici, condotti in surreni neonatali, hanno evidenziato un’elevata incidenza di piccoli noduli neuroblastici
che, istologicamente ed immunofenotipicamente, sono simili ai noduli neuroblastomatosi (pattern di crescita istologico
di tipo nodulare o lobulare) [53-55]; iii) la differenziazione
morfologica dei neuroblasti indifferenziati verso la linea cellulare gangliare durante l’ontogenesi riflette quella osservata nel neuroblastoma [49, 51]; iv) la differenziazione/maturazione in vitro di alcuni neuroblastomi ricapitola quella osservabile nell’ontogenesi della cresta neurale [48, 51, 56]; v)
l’espressione ontogenetica di molte molecole, tra cui oncoproteine (Bcl-2; c-erbB2), β-2 microglobulina, enzimi lisosomiali (catepsina D), ricalca quella osservata nei diversi
stadi maturativi cellulari del neuroblastoma [2, 3, 8, 57-59];
vi) il neuroblastoma, così come si verifica normalmente nei
i suoi precursori cellulari durante lo sviluppo embrio-fetale,
può andare incontro a differenziazione e a spontanea maturazione in vivo (trasformazione da neuroblastoma in ganglioneuroma) [60-65].
Il neuroblastoma è costituito da una popolazione cellulare eterogenea rappresentata da cellule indifferenziate linfocito-simili, da cellule che mostrano un grado variabile di differenziazione gangliare e da cellule gliali, soprattutto cellule di Schwann e, in minor misura, cellule di tipo sustentaculare [49, 51, 66, 67]. L’importanza delle cellule gliali è testimoniata dal fatto che la classificazione più adottata negli
anni ’80, la Shimada Classification, suddivideva tutti i tumori neuroblastici in due grandi categorie a seconda della
quantità di stroma costituito da cellule di Schwann: “stromapoor o stroma-rich tumors” con un diverso significato prognostico [68]. Oggi la classificazione più utilizzata è quella
di Joshi e coll. che suddivide il neuroblastoma in tre sottotipi [49, 51]: indifferenziato (esclusivamente neuroblasti indifferenziati), scarsamente differenziato (cellule con differenziazione gangliare <5%) e differenziantesi (cellule con
differenziazione gangliare >5%) (Tab. 2).
Localizzazione delle cellule gliali nel neuroblastoma
La componente cellulare nervosa del neuroblastoma ha la
tendenza a crescere in nidi di forma e dimensioni variabili,
circondati da setti fibro-vascolari più o meno spessi (pattern
nodulare o lobulare) [49, 51]. Studi immunoistochimici, utilizzando anticorpi anti-proteina S-100, evidenziano, nella
maggior parte dei casi, cellule di Schwann nei setti fibrovascolari [69-71]; in alcune aree tumorali, in cui i setti sono
molto sottili, le cellule di Schwann formano un monostrato
G. Magro, S. Grasso: Le cellule gliali nell’ontogenesi del sistema nervoso periferico ortosimpatico umano
cellulare che circonda completamente i noduli tumorali, configurando così un pattern che ricorda strettamente quello osservato durante l’ontogenesi nei nidi neuroblastici indifferenziati [4, 8, 72] (Fig. 2D). In alcuni casi di neuroblastoma sono riconoscibili un numero piuttosto limitato di cellule S-100
positive a contatto diretto con le cellule tumorali, di forma rotondeggiante o ovalare, con dendriti citoplasmatici, riferibili
a cellule sustentaculari [67]. Anche in questo caso, è evidente una stretta analogia circa la distribuzione topografica e i
rapporti intrapresi tra le cellule sustentaculari e i neuroblasti,
tra la patologia tumorale e l’ontogenesi.
È abbastanza sorprendente che i setti fibrovascolari presenti nel neuroblastoma contengono molecole della matrice
extracellulare quali il collagene di tipo IV e VI, laminina e fibronectina [73; dati non pubblicati] (Fig. 2E), tra le quali sono immerse le cellule di Schwann, ritenute responsabili della loro sintesi. Tutti questi dati indicano che, nelle aree neuroblastomatose con un pattern di crescita di tipo nodulare, la
distribuzione e i rapporti tra le cellule di Schwann e le cellule sustentaculari con le molecole della matrice extracellulare
e con le cellule neoplastiche rispecchiano quelli osservati durante l’ontogenesi dei nidi neuroblastici indifferenziati. Ciò
rafforza ulteriormente il concetto secondo cui il neuroblastoma sia una neoplasia che ricapitola l’ontogenesi del SNOP
umano, non soltanto limitatamente alla componente nervosa
tumorale, ma anche rispetto alla linea gliale [8].
L’origine delle cellule di Schwann nel neuroblastoma
Basandosi su considerazioni ontogenetiche e su esperimenti
in vitro, si è pensato che le cellule di Schwann, così come le
cellule gangliari, derivassero da un processo differenziativo
dei neuroblasti tumorali e che sarebbero pertanto da considerare anch’esse di natura neoplastica. Studi di citogenetica
su neuroblastomi differenziantesi hanno tuttavia dimostrato
che le cellule di Schwann, al contrario delle cellule neuroblastiche, non presentano alterazioni numeriche cromosomiche e sono quindi da considerare come cellule reattive piuttosto che tumorali [74]. Questo concetto è ampiamente accettato ed è stato ipotizzato che le cellule di Schwann dei
neuroblastomi siano cellule che infiltrano la neoplasia dall’esterno (origine dai nervi periferici adiacenti?) in risposta
a segnali trofici prodotti dal neurobastoma stesso [74, 75].
Nonostante alcuni fattori siano stati candidati per questo
ruolo (il fattore di crescita gliale, il fattore di crescita-β, il
fattore di crescita piastrinico), ancora non è stata documentata la loro attività [74, 75].
Se oggi condividiamo senza riserve che il neuroblastoma
derivi da precursori della cresta neurale, è razionale, alla luce dei nostri risultati ontogenetici, accettare che le cellule di
Schwann presenti in questa neoplasia possano derivare dalle cellule gliali normalmente associate ai neuroblasti indifferenziati durante lo sviluppo. È possibile immaginare uno
scenario in cui un blocco maturativo ad uno stadio del normale percorso ontogenetico dei neuroblasti embrio-fetali
513
comporti che anche le cellule gliali, presenti durante questo
evento, diventino la componente gliale della neoplasia incipiente. La nostra ipotesi è avvalorata anche da evidenze
morfologiche che indicano come i rapporti tra neuroblasti
indifferenziati embrio-fetali e cellule di Schwann ricapitolino quelli comunemente riscontrabili tra cellule nervose neoplastiche e cellule di Schwann in molte aree di neuroblastomi con pattern di crescita di tipo nodulare.
È probabile che la quantità e la distribuzione delle cellule gliali nei tumori neuroblastici (neuroblastoma, ganglioneuroblastoma, ganglioneuroma) possa essere successivamente determinata da diversi fattori ambientali, tra cui la
produzione di fattori di crescita da parte dei neuroblasti tumorali. È stato suggerito che, da parte loro, le cellule di
Schwann, producendo diversi fattori trofici, quali il fattore
nervoso di crescita (NGF), il fattore-β di maturazione gliale
(GMFβ), il fattore neurotrofico di derivazione cerebrale
(BDNF), potrebbero contribuire alla differenziazione/maturazione del neuroblastoma [74, 76, 77]. Un’evidenza a favore di questo possibile ruolo è l’elevata espressione di TrKA,
recettore per il NGF, in molte neoplasie con prognosi favorevole [74]. Futuri studi sull’ontogenesi del SNOP umano,
con particolare enfasi sulle cellule gliali, potrebbero aiutare
a capire meglio il ruolo che queste cellule svolgono nei processi di migrazione, differenziazione e maturazione cellulare, ponendo le basi per un modello di studio ontogenetico
del neuroblastoma. Gli autori auspicano che la “quasi naturale inclinazione” del patologo a considerare le cellule gliali (Schwann e sustentaculari) come “mere cellule di sostegno” possa trasformarsi in una visione più dinamica che restituisca a queste cellule lo straordinario ruolo biologico che
giorno dopo giorno la ricerca scientifica va svelando.
Summary The developmental role of glial cells in the human peripheral sympathetic nervous system is still unclear.
Immunohistochemical studies on human embryos and fetuses reveal that the migrating clusters of undifferentiated neuroblasts contain sustentacular cells and are completely separated from adjacent tissues by a peripheral layer of
Schwann-like cells and continuous basement membrane.
This topographic distribution seems to be strategic and suggests a role of glial cells and extracellular matrix in migration and differentiation processes of undifferentiated neuroblasts. A similar distribution pattern between glial
cells/extracellular matrix and neuroblasts can be observed
in neuroblastomas exhibiting a microscopic nodular growth
pattern, providing additional evidence that neuroblastoma
represents an arrest in the differentiation/maturation of cells
during the ontogenesis of the human peripheral sympathetic
nervous system. Although it is commonly believed that
Schwann cells in neuroblastoma arise from cells “infiltrating neoplasia”, arising from peripheral nerves adjacent tumor, our ontogenetic findings suggest that the glial cell component of neuroblastoma derives from that normally associ-
514
G. Magro, S. Grasso: Le cellule gliali nell’ontogenesi del sistema nervoso periferico ortosimpatico umano
ated with developing neuroblasts. We discuss the normal development of the three lineages of the human peripheral
sympathetic nervous system (gangliar, neuroendocrine or
chromaffin, and glial), with special emphasis on glial cells
and extracellular matrix components and on the comparison
between ontogenesis and neuroblastoma.
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