La noradrenalina da stress trasforma
le sinapsi GABA
NICOLE CARDON
NOTE
E NOTIZIE - Anno XI – 27 aprile 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]
Le esperienze che inducono l’organismo dei mammiferi a rispondere mediante i sistemi dello stress, determinano una serie di cambiamenti funzionali il cui studio sistematico è cominciato quasi un secolo fa con Walter Cannon. Gli studi di Hans Selye hanno poi contribuito a definire come stress lo stato determinato nell’organismo da questa rottura dell’equilibrio funzionale di base.
L’attivazione simpato-adrenomidollare, che induce la prevalenza dell’ortosimpatico sul parasimpatico, e quella dell’asse ipotalamo-ipofisi-surrene (CRH-ACTH-cortisolo) che determina la pronta utilizzazione di molecole indispensabili per il metabolismo energetico, prepara l’organismo all’attacco della preda o alla fuga dal pericolo (fight or flight reaction). La midriasi pupillare accresce l’efficienza visiva; la vasocostrizione cutanea e splancnica sposta la massa ematica dalla periferia al cuore e al cervello; l’incremento della forza di contrazione e della frequenza cardiaca aumenta il sangue a disposizione dei muscoli; l’aumento della frequenza respiratoria accresce la quota di ossigeno per il legame con l’emoglobina; il tempo di risposta dei riflessi periferici si riduce notevolmente e, nel complesso, tutto il corpo assume un assetto di estrema efficienza dinamica.
Tale stato dell’organismo, ideale per un’intensa risposta motoria immediata, è estremamente dispendioso, riduce l’efficienza dei processi cognitivi non elementari, incidendo perciò in maniera più evidente nella nostra specie, e, se protratto nel tempo, si rivela antieconomico e perfino tossico, con effetti negativi che vanno dal livello neurometabolico all’immunosoppressione da cortisolo.
Questo profilo estremamente sintetico di nozioni di fisiologia classica, riporta una conoscenza di base dalla quale hanno preso le mosse gli studi degli ultimi decenni, che hanno fornito una notevole mole di dati sulla patogenesi dei disturbi da stress, sia per ciò che concerne la psicopatologia (disturbi dello spettro dell’ansia, disturbo post-traumatico da stress, depressione da stress, ecc.) sia per le conseguenze patologiche che derivano dagli scompensi endocrinologici, psiconeuroimmunologici, ecc. Attualmente, in termini di fisiopatologia dei sistemi, si dispone di un quadro molto ricco di dati sui circuiti che amplificano e sostengono lo stato di squilibrio funzionale dell’organismo che prende il nome di stress (ad es.: circuito del locus coeruleus), ma c’è ancora molto da conoscere e definire per ciò che concerne i meccanismi molecolari e cellulari.
In proposito, un aspetto particolarmente interessante è dato dall’individuazione dei processi alla base del fenomeno della sensibilizzazione allo stress. L’esposizione ad eventi, fattori e circostanze collettivamente indicate con il termine stressor, sensibilizza, ossia accresce la risposta comportamentale ed ormonale a circostanze simili. Il rilascio di noradrenalina associato a stress accentua la capacità di sinapsi centrali di mostrare metaplasticità: in questo fenomeno, uno studio condotto da Wataru Inoue e colleghi ha identificato una delle basi della sensibilizzazione (Inoue W., et al. Noradrenaline is a stress-associated metaplastic signal at GABA synapses. Nature Neuroscience [Epub ahead of print doi: 10.1038/nn.3373], 2013).
La provenienza degli autori è la seguente: Hotchkiss Brain Institute, Calgary, Alberta, Canada; Department of Physiology and Pharmacology, University of Calgary, Calgary, Alberta, Canada.
Una parte considerevole degli sforzi della ricerca per la comprensione dei meccanismi molecolari alla base degli effetti di lungo termine causati dall’esposizione ad agenti stressanti, incluso l’aumento di sensibilità a stress successivi, è stata concentrata su processi responsabili di modificazioni dell’espressione genica (metilazione del DNA), ma è verosimile che lo spettro degli eventi sia molto ampio e, conseguentemente, la via da percorrere per una conoscenza esaustiva è da considerarsi solo agli inizi. Fra gli eventi più stimolanti ed ancora poco noti, vi è la proprietà della noradrenalina, rilasciata per effetto di stress, di produrre particolari modificazioni morfo-funzionali nelle sinapsi centrali: la catecolamina rafforza la proprietà intrinseca di questa giunzioni di manifestare plasticità (metaplasticità).
Inoue e colleghi hanno rilevato, sia nel topo che nel ratto, metaplasticità indotta da noradrenalina nelle sinapsi inibitorie GABA-ergiche del nucleo paraventricolare dell’ipotalamo. Tale aggregato di pirenofori riveste la massima importanza nelle risposte a condizioni che generano emozioni e, in generale, avvertite come minacce per l’integrità dell’organismo, in quanto controlla l’asse ipotalamo-ipofisi-midollare del surrene.
In vivo, era richiesta esposizione allo stress perché queste sinapsi andassero incontro a potenziamento di lungo termine (LTPGABA). L’attivazione di recettori β-adrenenrgici durante lo stress funzionalmente regolava verso l’alto il recettore metabotropico per il glutammato 1 (mGluR1), consentendo, durante raffiche afferenti, lo sviluppo di LTPGABA dipendente da mGluR1. L’LTPGABA era espresso post-sinapticamente e si manifestava come l’emergere di nuove sinapsi funzionanti.
A quanto ci risulta, e per quanto ne sappiano gli stessi autori dello studio, questa sperimentazione fornisce in assoluto la prima dimostrazione in vivo che il rilascio di noradrenalina, durante un’esperienza di stress, modifichi la capacità di immagazzinamento di informazioni da parte di sinapsi GABA-ergiche, ossia giunzioni che impiegano come neurotrasmettitore l’acido γ-aminobutirrico, il principale neuromediatore inibitorio dell’encefalo. Poiché queste sinapsi divengono eccitatorie a seguito di stress acuto, questa metaplasticità potrebbe contribuire alla sensibilizzazione neuroendocrina allo stress.
L’autrice ringrazia la
professoressa Diane Richmond per collaborazione e invita alla lettura delle
numerose recensioni di lavori di argomento connesso che compaiono nelle “Note e
Notizie” (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA” del sito).