La soppressione da insulina della fame è mediata da endocannabinoidi
nella VTA
NICOLE CARDON
NOTE
E NOTIZIE - Anno XI – 09 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]
La prevalenza dell’obesità nelle popolazioni delle nazioni più sviluppate è costantemente e marcatamente cresciuta nelle ultime decadi. Le abitudini di vita condizionate dal progresso tecnologico e dallo sviluppo del terziario, che ha spinto verso la sedentarietà e la riduzione al minimo dello sforzo muscolare per le necessità della vita quotidiana, insieme con la diffusione del consumo di cibi ricchi di grassi e zuccheri semplici, ha sicuramente favorito l’espressione di numerosi e diversi profili genetici che portano all’accumulo di grasso di riserva. L’obesità, che a poco a poco sta diventando un problema epidemiologicamente rilevante anche nei paesi in via di sviluppo e in alcune nazioni del cosiddetto terzo mondo, deve considerarsi una vera e propria condizione patologica e non più un tratto patomorfologico, come si riteneva in passato.
L’alterazione dei sistemi di regolazione del bilancio energetico che si viene a determinare, per effetto della rottura dei meccanismi a feedback naturali, innesca una serie di circoli viziosi all’origine di una fisiopatologia varia ed articolata, che potenzialmente riguarda tutti gli apparati, ma configura, come è noto, un rischio particolarmente elevato per i sistemi cardiovascolare e nervoso.
La straordinaria importanza della ricerca in questo campo è intuitiva, ed è utile conoscere la distinzione nelle sue due branche principali: 1) lo studio dei meccanismi omeostatici della nutrizione; 2) lo studio dei rapporti fra i segnali di fame e sazietà ed il sistema a ricompensa, con le sue conseguenze psichiche e metaboliche.
La seconda branca di studi ha particolare rilievo neuroscientifico, perché indagare il modo in cui i segnali di fame e sazietà influenzano il sistema a ricompensa che ha la sua componente principale nei neuroni dopaminergici dell’area tegmentale ventrale (VTA)[1], ci aiuta a comprendere atteggiamenti mentali e comportamenti tipicamente umani nell’assunzione di cibo non omeostatica, ossia non indotta dai meccanismi naturali che assicurano l’equilibrio energetico e lo stato trofico fisiologico.
Studi recenti
hanno presentato numerose evidenze a favore dell’ipotesi che l’insulina agisca sui neuroni della VTA, un sito critico per lo sviluppo
del comportamento di ricerca della ricompensa, determinando un effetto di soppressione dell’impulso ad
alimentarsi da parte dell’animale. Anche se le prove sperimentali hanno
fornito, secondo la maggior parte dei ricercatori, la certezza di questa
azione, fino ad oggi il meccanismo molecolare mediante il quale si esplica è
rimasto sconosciuto. Ora, Gwenaël Labouèbe
e colleghi, con uno studio che sarà pubblicato su Nature Neuroscience, sono pervenuti alla
precisa definizione di alcuni processi indotti dall’insulina nei sistemi
neuronici della VTA (Labouèbe G., et
al., Insulin induces
long-term depression of ventral
tegmental area dopamine neurons via endocannabinoids. Nature Neuroscience [Epub ahead of print doi:10.1038/nn.3321],
2013).
La provenienza
degli autori dello studio è la seguente:
Department of Anesthesiology, Pharmacology and Therapeutics, The University of
British Columbia, Vancouver (Canada); Department of Psychiatry, Center for
Psychiatric Neuroscience, Site de Cery, Lausanne
University Hospital, Lausanne (Svizzera); State Key
Laboratory of Medical Neurobiology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai (Cina);
Department of Psychiatry, The University of British Columbia, Vancouver (Canada);
Department of Cellular and Physiological Sciences, The University of British
Columbia, Vancouver (Canada).
L’insulina[2], ormone peptidico secreto dalle cellule β delle isole di Langerhans del pancreas, la cui struttura chimica a due catene (A, acida di 21 aminoacidi; B, basica di 30 aminoacidi) fu definita da Sanger, ha un ruolo di regolazione metabolica di cruciale importanza, come principale molecola ipoglicemizzante dell’organismo, ma svolge funzioni anche per azione diretta su neuroni cerebrali. L’insulina circolante, insieme con la leptina[3], nell’ipotalamo si lega ai recettori di due popolazioni di neuroni del nucleo arcuato, che reagiscono in modo opposto all’influenza dei due ormoni peptidici e determinano influenze funzionali opposte sul bilancio energetico. L’azione dell’insulina sui neuroni della VTA ha l’effetto di determinare una riduzione della razione alimentare introdotta.
La sperimentazione ha dimostrato nel topo che l’insulina è in grado di indurre depressione di lungo termine (LTD) nelle sinapsi eccitatorie che stimolano il sistema di neuroni che rilasciano dopamina nella VTA. Questo effetto richiede l’inibizione presinaptica, mediata da endocannabinoidi, del rilascio di glutammato.
Per verificare questo effetto, i ricercatori hanno nutrito i roditori con un pasto dolcificato e ad alto tenore di grasso, al fine di elevare il tasso di insulina endogena e studiarne le conseguenze: in questo caso l’effetto negativo e protratto sulle sinapsi (LTD) indotto dall’insulina rimaneva occluso, fornendo una conferma del meccanismo indirettamente rilevato con gli esperimenti iniziali.
Labouèbe e colleghi hanno proceduto ad una sperimentazione su topi e ratti per riscontri comportamentali del nesso fra il meccanismo molecolare individuato e l’agire dei roditori per effetto di questa specifica azione del peptide ormonale sull’area elettiva troncoencefalica del circuito a ricompensa. L’iniezione di insulina nella VTA riduceva il comportamento anticipatorio del cibo nei topi sottoposti ad esperimento, senza alcun dubbio nel confronto con gli animali di controllo. Nei ratti, l’infusione dell’ormone peptidico nella stessa area, riduceva l’effetto comportamentale del luogo condizionato dalla preferenza del cibo.
Nel loro insieme, i risultati di questa sperimentazione indicano che l’insulina nella VTA sopprime a lungo termine la trasmissione eccitatoria sinaptica mediante l’inibizione presinaptica dei neuroni glutammatergici mediata da endocannabinoidi, e riduce l’attività anticipatoria e la preferenza per ciò che si collega al cibo.
L’autrice ringrazia la dottoressa
Floriani per la correzione della bozza 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).
[1] È una regione del tronco encefalico importante nel mediare la spinta all’azione, al fine di ottenere il cibo desiderato o la sostanza psicotropa, nella compulsione del tossicodipendente.
[2] La prima identificazione si deve a Nicolae Constantin Paulescu (1921), che la chiamò pancreina, anche se il merito della scoperta fu attribuito a Banting e McLeod; ma fu poi Sanger, Premio Nobel per la Chimica nel 1958, a stabilirne la struttura chimica e a definire le basi per lo studio del suo ruolo fisiologico. L’insulina, insieme con la leptina, contribuisce alla regolazione dell’equilibrio energetico di lungo termine e, per le sue azioni sul sistema nervoso, è spesso inclusa nella lista dei neuropeptidi.
[3] L’ormone peptidico leptina, scoperto da Jeffrey Friedman e colleghi, è secreto dagli adipociti in quote proporzionali alla quantità di grasso immagazzinata, riduce l’assunzione di cibo, accresce il dispendio energetico, la lipolisi e la termogenesi. La leptina, trasportata attraverso la barriera emato-encefalica, agisce nel cervello (come alla periferia) legandosi ad un recettore che appartiene alla superfamiglia dei recettori delle citochine.