Come il cervello regola la sensibilità all'insulina del fegato

 

 

LUDOVICA R. POGGI

 

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno VIII - 6 novembre 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]

 

Studi recenti hanno dimostrato che i recettori della serotonina (5-idrossitriptamina o 5-HT) 5-HT2C presenti nell’encefalo intervengono nella regolazione dell’omeostasi del glucosio, ma non si sa molto dei meccanismi molecolari sottostanti questa azione fisiologica. Ora, Yong Xu e collaboratori, hanno condotto un’interessante sperimentazione che ha dimostrato che i neuroni ipotalamici secernenti pro-oppiomelanocortina (POMC) che esprimono i recettori 5-HT2C intervengono nella sensibilità all’insulina da parte degli epatociti e nell’omeostasi epatica del glucosio  (Xu Y., et al. 5-HT2CRs expressed by pro-opiomelanocortin neurons regulate insulin sensitivity in liver. Nature Neuroscience [Epub ahead of print doi:10.1038/nn.2664], 2010).

I ruoli fisiologici svolti dalla serotonina costituiscono un lungo elenco che tende sempre ad accrescersi e non finisce mai di stupire i ricercatori. Insieme con la regolazione dei ritmi circadiani, della temperatura, del sonno e del tono dell’umore, l’intervento della 5-HT nella modulazione dell’assunzione di cibo è fra le funzioni note da più tempo, tuttavia ancora non si dispone di un preciso quadro molecolare delle sue azioni metaboliche. Gli studi farmacologici hanno contribuito in modo decisivo all’affermarsi della convinzione che la serotonina abbia un effetto inibitorio sul comportamento alimentare, fornendo una grande messe di dati a dimostrazione della riduzione del consumo di alimenti per l’azione di agonisti diretti o indiretti dei recettori post-sinaptici e, per converso, documentando l’aumento della quantità di cibo assunto per effetto degli inibitori della trasmissione serotoninergica. Si è desunta l’azione dell’amina biogena come anoressizzante dall’attività della fenfluramina (inibitore della ricaptazione che facilita anche il rilascio)[1] e di altri inibitori della ricaptazione (SSRI) che inducono riduzione della fame ed aumento della sazietà verosimilmente attraverso il bersaglio primario dei neuroni del nucleo paraventricolare dell’ipotalamo. Al riguardo si è notato che i recettori 5-HT1B sono implicati nella regolazione delle dimensioni della singola razione che l’animale è in grado di assumere, mentre i recettori 5-HT2C sembrano incidere sulla frequenza con la quale si presenta la sensazione di fame.

I recettori 5-HT2C sono membri della famiglia 5-HT2 (5-HT2A, 5-HT2B, 5-HT2C)[2], caratterizzata dall’accoppiamento alla segnalazione a cascata della fosfolipasi C attraverso la famiglia Gq/11 di proteine G, che implica l’idrolisi del fosfatidil-inositolo di membrana e l’aumento del Ca2+ intracellulare. I recettori 5-HT2C sono presenti in altissima densità nei plessi corioidei dei ventricoli cerebrali, ma sono concentrati anche in aree del sistema limbico, quali ippocampo, setto e ipotalamo, oltre che nella neocorteccia e in aree associate ai movimenti quali il nucleo pallido e la sostanza nera. I 5-HT2C sono noti come mediatori delle proprietà allucinogene di agonisti serotoninergici come la dietilammide dell’acido lisergico (LSD).

Il lavoro qui recensito nasce dalla collaborazione della Division of Hypothalamic Research and Departments of Internal Medicine and Pharmachology, UT Southwestern Medical Center (Dallas), con il Touchstone Diabetes Center, con il Department of Pediatrics del Baylor College of Medicine di Houston e, infine, con l’Harvard Medical School di Boston.

I ricercatori hanno impiegato ceppi di topi ingegnerizzati in modo da renderli privi dei recettori serotoninergici 5-HT2C e ne hanno studiato il comportamento metabolico al livello epatico, verificando la risposta all’insulina. La sperimentazione ha reso con tutta evidenza la manifestazione di resistenza epatica all’insulina.

Il fenotipo dei topi insulino-resistenti è stato sottoposto a studio accurato, ed è risultato che la normalizzazione dei parametri fenotipici si aveva solo ristabilendo l’espressione dei recettori 5-HT2C nei neuroni dell’ipotalamo secernenti POMC.

Il deficit di recettori 5-HT2C aboliva l’effetto antidiabetico della metaclorofenilpiperazina, che agisce da 5-HT2C-agonista. Anche questo effetto era ristabilito facendo nuovamente esprimere i recettori 5-HT2C nei neuroni ipotalamici esprimenti POMC.

Questi risultati indicano che i recettori 5-HT2C, espressi dai neuroni che biosintetizzano il precursore degli oppiacei, sono regolatori fisiologicamente rilevanti della sensibilità all’insulina e dell’omeostasi del glucosio nel fegato.

 

L’autrice della nota ringrazia il presidente Giuseppe Perrella con il quale ha discusso l’argomento trattato.

 

Ludovica R. Poggi

BM&L-6 novembre 2010

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

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[1] La D-fenfluramina sembra agire da anoressizzante soprattutto per gli effetti di un suo metabolita molto potente in questo senso, la D-norfenfluramina (si veda in G. Perrella, Appunti di Neurochimica. BM&L, Firenze 2006).

[2] Ricordiamo che il 5-HT2A corrisponde al recettore D di Gaddum e Picarelli. E’ importante rilevare che fino ad un passato recente il recettore 5-HT2C era siglato 5-HT1C e che, per la scarsa selettività delle molecole impiegate nella sperimentazione farmacologica, molti correlati fisiologici e clinici attribuiti ai 5-HT2A sono effetto della mediazione di 5-HT2B e 5-HT2C.