La
nicotina aumenta la scarica di dopamina nel sistema a ricompensa mediante
plasticità glutammatergica
NICOLE CARDON
NOTE E
NOTIZIE - Anno VIII - 23 ottobre 2010.
Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale
di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). La sezione
“note e notizie” presenta settimanalmente note di recensione di lavori
neuroscientifici selezionati dallo staff
dei recensori fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori
riviste e il cui argomento rientra negli oggetti di studio dei soci afferenti
alla Commissione Scientifica, e
notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società
Nazionale di Neuroscienze.
[Tipologia del testo:
RECENSIONE]
E’
un dato noto e confermato che la nicotina induce plasticità delle sinapsi glutammatergiche agenti sui neuroni dopaminergici
dell’area tegmentale ventrale mesencefalica (VTA, da ventral tegmental area), implicata nella mediazione della
gratificazione e nei processi alla base della dipendenza da sostanze psicotrope.
Si ritiene, pertanto, che questa possa essere un’importante base delle
proprietà di auto-rinforzo e ricompensa all’origine dell’abuso nicotinico del
tabagismo che, come è noto, costituisce un veicolo di danno diretto e indiretto
per la salute dei fumatori. Proprio la gravità dei rischi connessi con il fumo
e la difficoltà nell’eradicare l’abitudine inveterata, giustificano l’interesse
nello studio dei meccanismi molecolari, dei quali si sa ancora poco.
L’iniezione
sistemica di nicotina aumenta nei neuroni dopaminergici dei roditori la
proporzione di correnti mediate dai recettori AMPA del glutammato, rispetto a
quella delle correnti mediate dai recettori NMDA dello stesso trasmettitore
eccitatorio (la cosiddetta AMPA/NMDA
ratio). Ming Gao e
collaboratori delle Divisions of Neurology and Neurobiology, Barrow
Neurological Institute, St. Joseph’s Hospital and Medical Center, Phoenix,
Arizona, in uno studio recente, hanno verificato che questo fenomeno era
associato ad un aumento della frequenza di scarica e del numero di neuroni
dopaminergici attivi (Gao M., et al. Mechanisms Involved in
Systemic Nicotine-Induced Glutamatergic Synaptic Plasticity on Dopamine Neurons
in the Ventral Tegmental Area. The
Journal of Neuroscience 30 (41), 13814-13825,
2010).
La
sperimentazione ha verificato nei ratti, mediante registrazione dell’attività
elettrica a 24 ore di distanza su sezioni sottili di tessuto (slice-patch recording), che una singola
esposizione sistemica alla nicotina (0,17 mg/kg free base) era in grado di aumentare sensibilmente la ratio
AMPA/NMDA nelle sinapsi gutammatergiche poste sui neuroni rilascianti dopamina
della VTA. L’incremento delle correnti mediate dai recettori AMPA era già
evidente entro un’ora dalla somministrazione e durava per almeno 72 ore dopo la
monodose di nicotina. Ripetendo la somministrazione dell’alcaloide del tabacco,
l’incremento della ratio giungeva fino all’8° giorno.
I
ricercatori hanno accertato che l’effetto di aumento della ratio AMPA/NMDA era
dovuto all’aumento delle correnti attraverso i recettori AMPA contenenti le
subunità GluR1 e mancanti delle GluR2 e potevano essere elicitate dai recettori nicotinici dell’acetilcolina
(nAChR) costituiti sia da subunità
α7 che β2. Infatti, gli antagonisti selettivi per α7-nAChR e per β2-nAChR (rispettivamente MLA e MEC) da
soli non erano in grado di prevenire l’effetto, mentre l’iniezione
contemporanea dei due antagonisti risultava efficace in tal senso.
Nei
topi knockout, rispettivamente per le
subunità α7 e β2 dei recettori nAChR, l’esposizione sistemica alla
nicotina era ancora in grado di elevare la ratio AMPA/NMDA. La preiniezione nei
ratti di un antagonista dei recettori NMDA preveniva l’innalzamento della
ratio, ma a tal fine non sono risultati efficaci, né un antagonista dei
recettori dopaminergici né l’impiego di un inibitore della calcioneurina
(ciclosporina).
Lo
studio dell’attività dei neuroni della VTA dopo esposizione a nicotina, ha
evidenziato che la trasmissione glutammatergica dei terminali sinaptici
eccitatori posti sui neuroni dopaminergici era notevolmente aumentata, mentre la trasmissione inibitoria delle sinapsi GABA-ergiche non variava. Coerentemente, il rilievo extracellulare
mediante la metodica di registrazione della singola unità in vivo, a 24 ore dall’iniezione di nicotina, ha fornito tracciati
che indicavano un netto aumento della velocità di genesi dei potenziali
d’azione dei neuroni dopaminergici e la conversione di numerose cellule a
dopamina dallo stato silente a quello attivo.
Nell’insieme,
i risultati ottenuti da Ming Gao e colleghi indicano che la nicotina sistemica,
agendo attraverso le subunità α7 e β2 dei recettori nicotinici
dell’acetilcolina, accresce la funzione glutammatergica pre e post-sinaptica
con la conseguente induzione di plasticità. Tale cambiamento morfo-funzionale
nelle sinapsi eccitatorie rilascianti glutammato, potrebbe costituire un primo adattamento nella sequenza di eventi che porta al rinforzo e alla
ricompensa alla base del tabagismo.
L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Floriani per
la correzione della bozza ed invita alla lettura delle recensioni dei lavori di
argomento connesso che compaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE”.