Come la rilevanza dello stress
cambia la risposta ipotalamica
DIANE RICHMOND
NOTE
E NOTIZIE - Anno XII – 10 maggio 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]
Lo studio delle risposte ad eventi stressanti ha compiuto notevoli progressi negli ultimi decenni, fornendo tracce per la comprensione delle basi neurali delle reazioni acute e croniche nell’animale e nell’uomo. Tali conoscenze hanno migliorato la comprensione di numerosi aspetti, fra i quali la predisposizione genetica ed epigenetica a reazioni patologiche, il tipo di sistemi di segnalazione neuronica implicati nei vari meccanismi, i processi che amplificando e mantenendo risposte a corto-circuito a distanza da eventi traumatici possono essere responsabili di depressione da stress e disturbi di origine psichica in altri organi e sistemi, e così via.
Le domande senza risposta o con risposte solo parziali sono però ancora molte. Si pensi ad una questione affascinante e ben nota ai ricercatori: la rilevanza di uno stimolo o di un evento è registrata e tradotta in modulazioni appropriate delle risposte anche nell’organismo di mammiferi molto meno evoluti della specie umana, come i roditori. Non si tratta di semplice differenza quantitativa di attivazione degli stessi sistemi cellulari e molecolari in rapporto all’intensità dello stimolo, ma di reazioni che implicano un’elaborazione dell’esperienza che le conferisce un valore qualitativo in rapporto a numerose variabili. Convenzionalmente nota come experience salience, questa qualità sembra incidere sulla regolazione mediata da endocannabinoidi delle cellule neuroendocrine del nucleo paraventricolare dell’ipotalamo che attivano le risposte allo stress secernendo il CRH (corticotropin releasing hormone).
Jaclyn I. Wamsteeker Cusulin e colleghi hanno condotto un’interessante
sperimentazione, nel solco di studi recenti, dalla quale è emerso che la
rilevanza dell’agente stressante ha un valore critico per la funzione di
modificazione bidirezionale dei recettori
presinaptici CB-1 degli endocannabinoidi presso le sinapsi ipotalamiche GABA che controllano l’asse neuroendocrino
dello stress (Jaclyn I. Wamsteeker Cusulin,
et al. Experience Salience
Gates Endocannabinoid Signaling at Hypothalamic
Synapses. The Journal of Neuroscience 34
(18): 6177-6181, 2014).
La provenienza
degli autori dello studio è la seguente: Hotchkiss
Brain Institute, Department of Physiology and Pharmacology, Department of Cell
Biology and Anatomy, Department of Psychology, University of Calgary, Alberta
(Canada).
Le alterazioni nella segnalazione sinaptica operata da endocannabinoidi (anandamide e 2-arachidonilglicerolo) rappresentano una conseguenza neurobiologica diffusa ed estesa di molte esperienze della realtà naturale e sociale dell’animale e dell’uomo, incluso lo stress.
La componente parvocellulare neuroendocrina del nucleo paraventricolare dell’ipotalamo[1] attiva le risposte allo stress secernendo il corticotropin-releasing hormone (CRH o CRF) che a sua volta stimola il rilascio di ACTH, il quale determina l’immissione in circolo, da parte della corteccia surrenale, dei principali ormoni dello stress, ossia dei glucocorticoidi. Queste molecole esercitano un feedback diretto sui neuroni del nucleo paraventricolare dell’ipotalamo, inducendo in tali cellule la sintesi di endocannabinoidi che, agendo per inibizione retrograda, inibiscono il rilascio di glutammato dai terminali presinaptici, attenuando la risposta allo stress. Numerosi esperimenti hanno dimostrato nei ratti che lo stress ripetuto invalida questa regolazione a feedback mediante una downregulation dei recettori CB-1 degli endocannabinoidi: si determina una riduzione di questi recettori sia sui terminali eccitatori rilascianti glutammato, sia su quelli inibitori rilascianti GABA.
Wamsteeker Cusulin e colleghi hanno rilevato e dimostrato che la presentazione di un nuovo agente stressante, dopo una sequenza di stress omotipici, determina una reversione della downregulation dei recettori per gli endocannabinoidi specificamente sui terminali GABAergici.
Con il prosieguo della sperimentazione i ricercatori hanno accertato che, mentre l’azione ripetuta e prevedibile di agenti stressanti noti invalida la funzione dei recettori CB-1, l’esposizione ad un’esperienza di notevole rilievo, quale uno stress del tutto nuovo, oppure manipolazioni che accrescono i livelli di attività neurale in vivo o in vitro, sono in grado di determinare un ripristino delle condizioni fisiologiche ottimali per il funzionamento dei meccanismi molecolari mediati dai recettori CB-1.
In particolare, come dimostrato in precedenza, la depolarizzazione dei neuroni parvocellulari del nucleo paraventricolare dell’ipotalamo in sezioni sottili di tessuto cerebrale di ratto proveniente da animali non stressati e studiato in vitro, causava soppressione dell’inibizione CB-1-dipendente e indotta dalla depolarizzazione (DSI = depolarization induced suppression of inibition). Tale DSI si riduceva se i ratti venivano esposti all’effetto di un singolo agente stressante per 5 giorni. Se uno stress del tutto nuovo veniva somministrato il quinto giorno, la DSI ritornava ai livelli di controllo.
È importante notare che questo recupero della condizione fisiologica era accompagnato dall’aumento della capacità di un agonista di CB-1 di ridurre l’ampiezza di IPSC, suggerendo che questo il ripristino del controllo funzionale fosse mediato dal ristabilirsi della piena attività dei recettori degli endocannabinoidi.
In conclusione, l’insieme dei dati emersi da questo studio, per il cui dettaglio si rimanda al testo del lavoro originale, dimostra che la rilevanza che il sistema nervoso dell’animale attribuisce all’esperienza, attraverso modificazioni dell’attività sinaptica afferente, induce rapidi cambiamenti nella segnalazione degli endocannabinoidi, responsabili di un’importante regolazione funzionale.
L’autrice della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla
lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE
E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
[1] Le componenti centrali di questo sistema sono così costituite: 1) i neuroni parvocellulari del nucleo paraventricolare dell’ipotalamo che producono il CRH o CRF (fattore rilasciante la corticotropina o ACTH) e la vasopressina (o ADH, acronimo inglese di “ormone antidiuretico”, o AVP, da arginin-vasopressina, che potenzia l’azione del CRH); 2) il locus coeruleus del ponte che rilascia noradrenalina. Locus coeruleus e nucleo paraventricolare sono funzionalmente interconnessi, grazie a proiezioni reciproche, ed insieme costituiscono il centro motore dello stress, che attiva, da un canto, il rilascio di cortisolo (nell’uomo o corticosterone ed altri glucocorticoidi negli animali) e, dall’altro, attiva la risposta adrenergica della midollare del surrene.