Nuovi dati sui neuroni responsabili di effetti sesso-specifici di VP e OT
NICOLE CARDON
NOTE
E NOTIZIE - Anno XII – 26 aprile 2014.
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]
È nota da tempo l’importanza della vasopressina (VP) e dell’ossitocina (OT) nella modulazione di numerosi comportamenti sociali quali la formazione di legami di coppia derivanti da rapporti sessuali, la partecipazione ad aggregazioni di gruppo e le manifestazioni aggressive. Gli studi più recenti sono anche riusciti ad individuare molti siti di azione di questi piccoli peptidi, ma molto è ancora da determinare e definire. Ad esempio, l’origine dei peptidi nei siti di azione individuati, è ancora da stabilire. Tutti i siti di azione, probabilmente, ricevono VP e OT da vari gruppi di cellule (di 20 o più), sia attraverso l’innervazione diretta, sia mediante la segnalazione paracrina; per questa ragione sono necessarie manipolazioni sperimentali per determinare le funzioni dei singoli gruppi di cellule.
In presenza di scarsi dati significativi, Aubrey M. Kelly & James L. Goodson hanno condotto uno studio dal quale sono emersi dati di notevole interesse, che sicuramente incentiveranno il prosieguo dell’indagine sperimentale.
Usando l’interferenza RNA, gli autori dello studio hanno accertato che i neuroni del nucleo paraventricolare dell’ipotalamo producenti vasopressina ed ossitocina, sono in grado di modulare comportamenti diversi, inclusa la formazione di gruppi, l’aggressione fra sessi opposti, la formazione di legami di coppia, l’affiliazione fra pari e la gestione dello stress.
Il complesso
dei dati emersi dallo studio di Kelly e Goodson indica i neuroni ipotalamici paraventricolari come le principali cellule
nervose responsabili degli effetti della vasopressina e dell’ossitocina sul
comportamento animale (Aubrey M. Kelly
& James L. Goodson, Hypothalamic oxytocin and vasopressin neurons exert
sex-specific effects on pair bonding, gregariousness, and aggression in finches.
Proceedings of The National Academy
of Sciences USA - Epub ahead of print doi:
10.1073/pnas.1322554111, 2014).
La provenienza degli autori dello studio è la seguente: Department of Biology, Indiana University, Bloomington, Indiana (USA).
Il lavoro è stato edito da Donald W. Pfaff, The Rockefeller University, New York, NY (USA).
Nella storia della ricerca recente sugli ormoni ipofisari e gastrointestinali, probabilmente il primo neuropeptide ad essere identificato è stato la vasopressina[1], una molecola peptidica di nove aminoacidi secreta dai terminali nervosi della neuroipofisi e proveniente dai neuroni ipotalamici di un’area magnocellulare, dalla quale originano gli assoni inviati alla parte nervosa della ghiandola pituitaria. Da qui la molecola è immessa in circolo come ormone peptidico che agisce determinando la contrazione dei vasi sanguigni e la ritenzione idrica al livello renale[2]. Sette degli aminoacidi che compongono la sua sequenza sono in comune con l’ossitocina e si ritiene che i due peptidi siano il prodotto di una duplicazione genica avvenuta precocemente nel corso dell’evoluzione. A lungo, la focalizzazione dello studio sugli effetti già in parte noti dell’ossitocina sul comportamento materno nei mammiferi, ha posto in ombra la possibilità che l’altro nonapeptide potesse avere a sua volta un ruolo in questi importanti schemi di azione. Ricordiamo che Bosch e Neumann dimostrarono, per la prima volta nel 2008, l’importanza della vasopressina (arginin-vasopressina o AVP) nel comportamento materno, rilevando che l’infusione intraventricolare del peptide nel ratto accresceva l’accudimento con la schiena curva da parte delle madri, mentre l’infusione di antagonisti dei recettori della vasopressina AVP-V1a, lo riduceva[3].
L’ossitocina è stata isolata e
sintetizzata per la prima volta nel 1953 da Vincent du Vigneaud che per questa
scoperta ottenne, solo dopo due anni, il Premio Nobel per la Chimica. Immessa
in circolo dalle cellule della neuroipofisi come ormone, l’ossitocina è un
nonapeptide a struttura ciclica che, come abbiamo già ricordato, differisce per
due soli aminoacidi dalla vasopressina, con la quale condivide l’origine da una
probabile duplicazione genica. Oltre ad essere sintetizzato dalle cellule
neuroendocrine ipofisarie, il peptide è presente in vari tipi di neuroni
cerebrali che lo impiegano come trasmettitore. La sequenza aminoacidica è la
seguente: Cis-Tir-Ileu-Glu(NH2)-Asp(NH2)-Cis-Pro-Leu-Gli(NH2);
a questa struttura primaria, per una corretta rappresentazione chimica, si deve
aggiungere la presenza di un ponte disolfuro fra i due residui di cisteina.
Nonostante la grande somiglianza strutturale,
i due peptidi della neuroipofisi hanno azioni principali nettamente distinte, e
quelle dell’ossitocina si possono essenzialmente riportare all’avvio delle
contrazioni uterine, come tipicamente accade nella fase di travaglio del parto,
ed all’azione che contribuisce a determinare la fuoriuscita del latte dai dotti
galattofori nell’allattamento. A queste azioni ossitociche note da decenni, in
tempi più recenti si sono aggiunti i ruoli desunti dagli studi che hanno
indagato le sue funzioni come neuropeptide agente sul comportamento, quali
l’intervento in processi cerebrali necessari per il riconoscimento sociale e lo
stabilirsi di legami fra individui della stessa specie. Durante l’orgasmo
sessuale sono stati registrati picchi di ossitocina negli uomini e nelle donne.
In molti studi sono stati rilevati incrementi dei livelli del peptide in
relazione al contatto fisico e ad altri aspetti del comportamento affettivo e
sessuale, tuttavia i risultati non sono sempre concordanti in ambito umano e,
nel caso del bacio intimo e reciproco, ad esempio, è stato rilevato un
innalzamento delle concentrazioni soltanto negli uomini e addirittura una
diminuzione nelle donne[4].
Studi recenti hanno dimostrato che l’azione antagonista dei recettori dell’ossitocina invalida la formazione del legame di coppia nelle arvicole americane o criceti della prateria (Microtus ochrogaster o prairie vole), noti per la loro rigida monogamia[5], e negli esemplari della specie aviaria detta negli USA zebra finches (il nostro Diamantino), nei quali riduce la preferenza per il più grande di due gruppi, ossia riduce la tendenza gregaria della specie. Questi effetti sembrano essere più marcati nelle femmine. Il contributo a questi processi di gruppi di cellule specifici per il peptide rimane ignoto, e la questione è complicata dal fatto che i recettori dell’ossitocina, sia dei criceti che dei diamantini, oltre alle forme molecolari dell’ossitocina, legano anche la vasopressina, e i gruppi di cellule con n > 10 producono ciascun peptide in ogni data specie.
Questi problemi sono stati indagati da Kelly e Goodson che, usando l’interferenza RNA, hanno accertato che l’abbattimento della produzione di ossitocina e vasopressina nei neuroni del nucleo paraventricolare dell’ipotalamo del Diamantino, esercita numerosi effetti comportamentali, la maggior parte dei quali presenta differenziazione sessuale.
Il Diamante mandarino o Diamantino, il cui nome scientifico è Taeniopygia guttata (ex Poephila guttata), è un grazioso uccellino spesso allevato e tenuto in gabbia, dal becco arancione e una livrea piuttosto vistosa nel maschio[6]; è originario dell’Australia, in particolare delle regioni centrali, della parte non tropicale del Nord, di Timor Est e dell’Indonesia, ma poi si è diffuso in Portogallo, Brasile, Porto Rico e Stati Uniti.
I dati emersi dallo studio mostrano che l’abbattimento della produzione di vasopressina riduce in modo significativo la tendenza gregaria in entrambi i sessi, ed esercita effetti sesso-specifici sull’aggressione diretta verso uccellini dello stesso sesso: incremento nei maschi, decremento nelle femmine. L’abbattimento dell’ossitocina causa una serie di effetti così schematizzabile: 1) deficit specifici per le femmine nella tendenza gregaria, nel legame di coppia, nell’istinto di proprietà del nido; 2) riduce in entrambi i sessi la collocazione fianco a fianco sul posatoio; 3) modula la gestione dello stress; 4) induce iperfagia nei maschi.
Il complesso dei dati emersi dallo studio, per il cui dettaglio si rinvia alla lettura del testo integrale del lavoro originale, dimostra che i neuroni del nucleo paraventricolare dell’ipotalamo sono importanti nella genesi degli effetti di ossitocina e vasopressina sulla formazione dei legami di coppia e sulla tendenza ad aggregarsi ad altri; rivelano effetti precedentemente sconosciuti, specifici per peptide e sesso, sull’aggressione di esemplari di sesso opposto; infine, mostrano una sorprendente mancanza di effetti sull’aggressione diretta verso uccellini dello stesso sesso.
In conclusione, è interessante rilevare che gli effetti dell’abbattimento di ossitocina sul comportamento alimentare e sulla gestione dello stress osservati in questa specie aviaria da Kelly e Goodson, ricalca quanto osservato nei mammiferi, suggerendo che la modulazione di questi processi da parte dell’ossitocina è conservata nell’evoluzione lungo le linee appartenenti alle classi dei vertebrati amnioti.
L’autrice della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e suggerisce la
lettura delle numerose recensioni di argomento connesso che appaiono nella
sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina
“CERCA”).
[1] Cfr. Richard E. Mains & Betty
A. Eipper, Peptides, in Brady,
Siegel, Albers e Price, Basic
Neurochemistry, p.390, AP Elsevier, 2012.
[2] Per questa ragione è anche detta adiuretina o ormone antidiuretico o ADH (acronimo dell’inglese antidiuretic hormone). La molecola, denominata anche arginin-vasopressina (AVP), agisce principalmente sui dotti collettori e sul tubulo convoluto distale, inducendo la traslocazione dei canali dell’acqua CD-acquaporina nella membrana plasmatica; causa un incremento delle resistenze vascolari periferiche dal quale deriva un aumento della pressione sanguigna. Complessivamente, gioca un ruolo importante nell’omeostasi, mediante la regolazione di acqua, glucosio e sale nel sangue.
[3] Cfr. Note e Notizie 10-01-09 Il comportamento materno è regolato dalla vasopressina. Si vedano i numerosi scritti di argomento connesso, fra cui Note e Notizie 05-07-08 L’ossitocina cerebrale e i nuovi studi; Note e Notizie 05-07-08 Ossitocina e fiducia: dibattito; Note e Notizie 29-03-08 Il bacio, la sua fisiologia e la sua origine – prima parte.
[4] Note e Notizie 29-03-08 Il bacio, la sua fisiologia e la sua origine – prima parte.
[5] Cfr. Note e Notizie 14-01-06 Un atto sessuale che lega una coppia per sempre; vedi anche: Note e Notizie 11-10-08 Perché si parla di gene del divorzio.
[6] Caratteristica, sullo sfondo di una calottina grigia, la macchia di colore arancio della guancia, anteriormente delimitata da una sottile linea nera, seguita da un bordo bianco che fa risaltare il becco arancione-rossastro; sul fianco una banda di colore che varia dal marrone all’amaranto ed è sempre tempestata di punti bianchi (T. guttata).