Come la grelina si lega ai neuroni ipotalamici
dell’appetito
DIANE RICHMOND
NOTE
E NOTIZIE - Anno XI – 02 febbraio 2013.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind
& Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a
fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta
settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in
corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento rientra negli
oggetti di studio dei soci componenti lo staff
dei recensori della Commissione
Scientifica della Società.
[Tipologia del testo:
RECENSIONE]
Il notevole impegno dietetico necessario alla perdita di peso di persone adulte non affette da una vera obesità patologica e, soprattutto, le difficoltà che queste incontrano nel mantenere il basso peso raggiunto con sforzi e privazioni, sono il miglior esempio per comprendere che, le riserve energetiche costituite dal grasso di deposito, sono strettamente controllate da meccanismi che legano il nostro comportamento alimentare alla conservazione delle scorte acquisite e custodite dalle cellule adipose[1].
I neuroni ipotalamici del nucleo arcuato, per mantenere l’omeostasi energetica, devono dinamicamente
sentire ed integrare un numero impressionante di segnali periferici. Le
molecole provenienti dal sangue devono perciò essere in grado di aggirare
l’ostacolo delle strutture vascolari strettamente sigillate della barriera emato-encefalica
(BEE o BBB, da blood-brain barrier)
per esercitare un ruolo di modulazione sensibile ed efficiente. Nonostante i
notevoli progressi compiuti in questo campo di conoscenze, rimane in gran parte
inesplorato il modo in cui l’informazione codificata dagli ormoni circolanti
che modificano l’appetito, è veicolata ai neuroni dell’ipotalamo centrale. Per questa ragione, uno studio condotto da
Marie Schaeffer e colleghi, che ha visualizzato il
modo in cui le cellule ipotalamiche specializzate nella modificazione dell’appetito
sono in grado di rilevare la grelina
circolante, è di grande interesse in questo campo di studi (Schaeffer M., et al., Rapid sensing of circulating ghrelin by hypothalamic
appetite-modifying neurons.
Proceedings of the National Academy
of Science USA [Epub ahead of print doi:10.1073/pnas.1212137110],
2013).
La provenienza degli autori dello studio è la seguente: Centro Nazionale della Ricerca Scientifica, Unità Mista di Ricerca 5203, Istituto di Genomica Funzionale, F-34000, Montpellier (Francia); Istituto Nazionale della Salute e della Ricerca Medica, Unità 661, F-34000, Montpellier (Francia); Istituto Nazionale della Salute e della Ricerca Medica, Centro Jean-Pierre Aubert Research Center, Unità 837, F-59000, Lille (Francia); Università Montpellier 2, Centro Nazionale della Ricerca Scientifica, Unità Mista di Ricerca 5221, Laboratorio Charles Coulomb, F-34095, Montpellier (Francia); Istituto di Biomolecole Max Mousseron, Facoltà di Farmacia, Università di Montpellier 1 e 2, F-34093, Montpellier (Francia); Università di Artois, F-62800, Liévin (Francia).
Marie Schaeffer e colleghi, come numerosi altri gruppi che lavorano in questo campo della ricerca, avevano presente l’importanza della comprensione del modo in cui sia possibile a neuroni dell’ipotalamo situati in una regione apparentemente poco accessibile al flusso ematico, oltre che protetta dalla BEE, rilevare immediatamente i segnali neurochimici provenienti dalla circolazione ed adeguare le risposte in funzione delle necessità espresse dalla segnalazione.
È opportuno ricordare che l’accumulo di energia principalmente sotto forma di trigliceridi depositati negli adipociti, ossia cellule che possono diventare dei veri e propri sacchetti gonfi di grasso, è precisamente regolato in funzione dei bisogni dell’organismo da due sistemi: uno per l’equilibrio di lungo termine ed uno per quello di breve termine. I due sistemi interagiscono per il controllo della nutrizione.
Al sistema di regolazione complessiva di fondo, in un certo senso più statico, danno un contributo fondamentale l’insulina, che porta il glucosio all’interno delle cellule inducendo l’utilizzo o l’accumulo previa trasformazione, e la leptina (dal greco leptos = sottile, magro), un peptide secreto principalmente dagli adipociti che si lega a recettori della super-famiglia dei recettori delle citochine nel cervello e alla periferia, determinando la riduzione dell’assunzione di cibo, l’aumento della lipolisi, del dispendio energetico e della termogenesi[2]. Nell’ipotalamo, responsabile del controllo cerebrale complessivo di processi e meccanismi metabolici dell’organismo, la leptina e l’insulina circolante si legano ai recettori di due popolazioni di neuroni del nucleo arcuato (neuroni NPY/AGRP che promuovono accumulo, neuroni α-MSH/CART che promuovono l’uso), che reagiscono in modo opposto all’influenza dei due ormoni peptidici e determinano influenze funzionali opposte. Da questi neuroni si dipartono fasci di assoni verso i nuclei dell’ipotalamo che erano stati implicati nella regolazione della fame e della sazietà già quarant’anni or sono. Infine, non è superfluo ricordare che il circuito cerebrale per l’equilibrio energetico, come quello per i fluidi, è ampiamente distribuito e, oltre ai nuclei ipotalamici, comprende importanti componenti situati nella parte caudale del tronco encefalico e nel complesso vagale dorsale.
Al sistema di regolazione di breve termine, legato a fame e sazietà, danno un contributo importante due ormoni secreti dall’apparato gastroenterico ed immessi nel torrente circolatorio: la colecistochinina e la grelina. La colecistochinina determina la fine del pasto rallentando lo svuotamento dello stomaco e stimolando impulsi vagali al sistema troncoencefalico inferiore implicato nel patterning dei pasti. La grelina, i cui recettori sono stati identificati in varie aree, oltre che nei nuclei arcuato e paraventricolare dell’ipotalamo e in quelli del complesso vagale dorsale, è implicata nell’induzione dell’assunzione del cibo e il suo picco di secrezione si verifica a stomaco vuoto[3].
Si spera che questa sintesi, troppo breve per dare un quadro esaustivo della regolazione dell’equilibrio energetico e forse troppo lunga rispetto alla descrizione del lavoro recensito, possa tuttavia essere utile al lettore non specialista per inquadrare e comprendere la portata dei risultati qui di seguito presentati.
Marie Schaeffer e colleghi, usando la microscopia multifotonica in vivo, insieme con ligandi etichettati mediante fluorescenza, hanno dimostrato che la grelina circolante, ben nota per la sua versatilità nel regolare il consumo di energia e il comportamento legato all’assunzione di cibo, si lega rapidamente ai recettori dei neuroni nella prossimità dei capillari fenestrati, e che il numero dei corpi cellulari contrassegnati dalla fluorescenza varia al variare dello stato fisiologico del momento rispetto alla nutrizione.
Stando alle evidenze visive presentate dagli autori di questo studio, per il cui dettaglio si rimanda al testo originale, sembra chiaro come l’ipotalamo, grazie alle sue connessioni vascolari, possa esercitare la funzione di un sensibilissimo rilevatore diretto dei segnali chimici di modulazione neuroendocrina periferica, che modifica coerentemente lo stato energetico dell’organismo, grazie alla sua complessa, precisa ed efficiente organizzazione funzionale.
L’autrice ringrazia il dottor L.
L. Borgia per la collaborazione nella redazione del testo e invita alla lettura
delle recensioni di lavori di argomento connesso che compaiono nelle “Note e
Notizie” (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA” del sito).