La neurogenesi da esercizio motorio richiede
serotonina
NICOLE CARDON
NOTE
E NOTIZIE - Anno XI – 18 maggio 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 neurogenesi da esercizio motorio, come quella che tipicamente si verifica nell’ippocampo di topi e ratti che corrono in una ruota, è un fenomeno studiato e conosciuto da tempo, come da anni sono noti i suoi effetti sulle prestazioni cognitive. La costante attenzione della nostra società scientifica per gli sviluppi della ricerca in questo campo è documentata dalle numerose note di recensione di lavori sperimentali e dagli incontri di aggiornamento e discussione che sono stati promossi dai nostri soci[1].
Sebbene molto si sia compreso e si stia comprendendo, i meccanismi molecolari che accoppiano l’attività motoria all’effetto pro-mitotico non sono ancora pienamente decifrati. Il rapporto fra l’azione dei sistemi serotoninergici, ossia della segnalazione basata sul rilascio di 5-HT (5-idrossitriptamina), e la produzione di nuovi neuroni nel cervello di mammiferi adulti per effetto dell’esercizio, è stata indagata da Friederike Klempin e colleghi. I ricercatori hanno impiegato topi deficitari nella triptofano idrossilasi 2 (TPH2), cioè mancanti del gene Tph2, e conseguentemente non in grado di effettuare la prima tappa della biosintesi di 5-HT, consistente nell’idrossilazione in posizione 5 (5-HTP o 5-idrossitriptofano) dell’aminoacido triptofano proveniente dalla dieta[2], per studiare i rapporti fra la segnalazione serotoninergica e la neurogenesi indotta da esercizio fisico (Klempin F., et al. Serotonin is required for exercise-induced adult hippocampal neurogenesis. The Journal of Neuroscience 33 (19), 8270-8275, 2013).
La provenienza degli autori è la seguente: Max-Delbruck-Center for Molecular Medicine, Berlin (Germania); Center for Regenerative Therapies, Dresden (Germania); German Center for Neurodegenerative Diseases, Dresden (Germania).
In generale, la neurotrasmissione serotoninergica presenta un aspetto di estremo interesse per la comprensione dell’influenza che esercita al di là del relativamente limitato numero di cellule nervose che l’adottano come trasmettitore. Infatti, oltre alla classica neurotrasmissione sinaptica, la segnalazione serotoninergica si avvale di una possibilità particolare: la trasmissione extrasinaptica (volume transmission) o neurotrasmissione paracrina. In breve, la 5-HT può essere rilasciata a distanza dal terminale sinaptico ed agire, come dimostra la distribuzione dei recettori 5-HT1B (che funzionano sia da auto- che da eterocettori), in siti extrasinaptici e non-sinaptici di numerosi neuroni. Su questa base, si ritiene che la serotonina svolga anche un ruolo paracrino o neuromodulatorio, adattando e regolando a distanza, e momento per momento, l’attività di numerosi neuroni non direttamente connessi come cellule post-sinaptiche[3].
Un po’ a sorpresa, i ricercatori hanno rilevato che i topi con deficit di Tph2 mostravano una normale neurogenesi ippocampale di base, ma una proliferazione indotta dall’attività decisamente compromessa.
L’osservazione sperimentale ha poi messo in evidenza altri aspetti. La mancanza di 5-HT cerebrale per difetto di sintesi dovuto al deficit genetico di idrossilasi è causa, ad esempio, di alterazioni negli elementi cellulari precursori allo stadio in cui si caratterizzano per la positività a Sox2. I dai rilevati suggeriscono lo sviluppo di adattamenti fisiologici al cambiamento nella disponibilità di serotonina, al fine di mantenere l’omeostasi nella nicchia neurogenica.
Il complesso degli elementi emersi dall’osservazione, per il cui dettaglio si rimanda alla lettura del testo integrale del lavoro originale, suggerisce che la serotonina gioca un ruolo di regolazione diretto ed “acuto” nella neurogenesi ippocampale dipendente dall’attività motoria dell’animale. Sulla base di queste premesse, il prosieguo degli studi finalizzati alla comprensione della neurogenesi indotta da esercizio fisico, potrebbe offrire opportunità di prevenzione e non solo terapeutiche nella depressione e nel declino cognitivo dipendente dall’età.
(L’autrice
ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza).
RIFERIMENTI PER APPROFONDIRE
Per chi voglia cominciare da
nozioni di base, si suggerisce “Genesi e rigenerazione dei neuroni” in “Il Neurone per iniziare” (vedi in “In Corso”). Seguono le indicazioni di alcuni fra gli scritti
più apprezzati e consultati dai visitatori del sito su argomenti correlati alla
neurogenesi nel cervello adulto.
L’esercizio
fisico genera neuroni nell’ippocampo (vedi in Note e
Notizie 08-09-07); Esercizio
fisico per la memoria spaziale (vedi in Note e Notizie 22-09-07);
La neurogenesi continua
ha ruoli diversi (vedi in Note e Notizie
18-10-08); Come i nuovi
neuroni influenzano la codifica della memoria (vedi in
Note e Notizie 21-02-09); La melatonina modula la sopravvivenza dei nuovi
neuroni (vedi in Note e Notizie 04-07-09);
I nuovi neuroni sono tenuti in vita dall’apprendimento (vedi in “In
Corso”; redazione: marzo/aprile 2009; revisione: novembre 2009).
Si raccomanda di proseguire nella
ricerca sul sito di altre recensioni di lavori più recenti, utilizzando il motore
interno nella pagina “Cerca”.
[1] Si raccomanda la lettura dei numerosi scritti di argomento connesso che compaiono sul sito (si vedano le indicazioni al termine della recensione sotto il titolo: “RIFERIMENTI PER APPROFONDIRE”).
[2] L’idrossilazione costituisce la tappa limitante per la sintesi di serotonina, in quanto l’inibizione dell’enzima (da parte della p-Clorofenilalanina) causa la rapida riduzione del contenuto cerebrale dell’indolalchilamina. La triptofano idrossilasi, per agire, richiede O2, Fe2+ e un cofattore pteridinico ridotto. La tappa successiva consiste nella decarbossilazione, piridossalfosfato dipendente, ad opera della LAAD (L-aminoacido aromatico decarbossilasi), del 5-HTP in 5-HT o serotonina.
[3] La trasmissione serotoninergica è implicata in una grande varietà di funzioni, dal setting del tono dell’attività cerebrale in rapporto allo stato di attivazione emozionale e comportamentale, alla modulazione dei ritmi circadiani, dalla modulazione neuroendocrina, alla regolazione del comportamento alimentare e della razione di cibo da assumere.