GLI ASTROCITI MODULANO
IL SONNO CON EFFETTI COGNITIVI
La lista dei ruoli probabili e di quelli accertati della glia cerebrale continua ad allungarsi, e basta scorrere l’elenco delle nostre “Note e Notizie” per rendersi conto di quanti processi, fino a tempi recenti ascritti alla sola attività neuronica, vedono queste cellule protagoniste o importanti comprimarie. Una funzione che mai, in passato, i neurofisiologi avrebbero accostato alla glia è la regolazione del sonno, ma l’intervento della componente del sistema nervoso alla quale si attribuiva un mero ruolo di sostegno, sembra essere importante anche nel controllo della principale attività ciclica dell’organismo.
L’adenosina nel cervello promuove il sonno, ma la sua fonte cellulare non è stata ancora definita. Halassa e i suoi collaboratori del Department of Neuroscience, University of Pennsylvania School of Medicine, Philadelphia (USA), per determinare l’esistenza di una regolazione del sonno da parte dell’adenosina, hanno impiegato topi transgenici in cui la gliotrasmissione astrocitaria era soppressa (Halassa M. M., et al. Astrocytic modulation of sleep homeostasis and cognitive consequences of sleep loss. Neuron 61 (2), 213-219, 2009).
In questi roditori, la spinta a dormire era ridotta, sia in condizioni di base che dopo privazione di sonno. L’accumulo del bisogno di dormire (sleep pressure) è stato valutato misurando l’attività ad onde lente dell’EEG durante il sonno NREM.
L’aspetto più rilevante emerso dallo studio delle prestazioni dei topi transgenici, è la mancanza del deficit cognitivo che caratteristicamente segue la privazione di sonno.
Somministrando un antagonista del recettore A1 dell’adenosina (CPT) si è rilevato che, a differenza di quanto accade normalmente e si ripeteva negli animali di controllo, nei topi transgenici privi di gliotrasmissione astrocitaria non si aveva l’eliminazione del sonno. La somministrazione intracerebroventricolare di CPT nei topi normali simulava il fenotipo dei topi transgenici privi di gliotrasmissione astrocitaria.
Da questi risultati si può concludere che gli astrociti contribuiscono all’omeostasi sonno-veglia modulando l’accumulo di sleep pressure e le sue conseguenze cognitive, attraverso una via di segnalazione che implica il legame dell’adenosina al recettore A1.
Gli astrociti e l’adenosina, i primi come elementi cellulari e la seconda in qualità di molecola di segnalazione, se confrontati rispettivamente a cellule quali i neuroni piramidali e a trasmettitori quali la serotonina o il glutammato, possono considerarsi degli outsiders della ricerca neurofisiologica, e per molti versi possono rappresentare l’attualità di una visione molto meno schematica e semplificata della neurofisiologia cellulare e molecolare, rispetto a quella imperante fino a qualche decennio fa. Recentemente ci siamo occupati di ruoli rilevanti svolti dagli astrociti, con la recensione di due lavori molto interessanti ai quali rimandiamo (Note e Notizie 24-01-09 Astrociti: i meccanismi di due ruoli cruciali), e in molte occasioni abbiamo recensito e brevemente discusso ricerche che hanno accertato funzioni degli astrociti di straordinaria importanza. Dei sistemi di segnalazione purinergici abbiamo diffusamente trattato in questi anni, soprattutto in occasione di incontri di aggiornamento su processi e meccanismi molecolari del dolore, ma dei nostri scritti non vi sono che poche tracce in documenti pubblicati su questo sito, pertanto vorrei qui di seguito richiamare qualche nozione sull’adenosina per meglio inquadrare ed apprezzare i risultati del lavoro recensito.
1) L’adenosina che attiva i recettori del sistema nervoso è derivata in parte dai nucleotidi accumulati nei granuli sinaptici e in parte dell’ATP e dall’adenosina proveniente da altre fonti cellulari.
2) I recettori dell’adenosina (P1) sono di quattro tipi: A1, A2A, A2B e A3.
3) Molte delle azioni centrali dell’adenosina possono essere attribuite all’inibizione della neurotrasmissione eccitatoria Ca2+-dipendente.
4) La maggior parte degli effetti sembra essere di tipo presinaptico e mediato da proteine G accoppiate all’inibizione di canali del calcio di tipo N o alla stimolazione di canali di tipo K+.
5) In alcuni casi l’adenosina produce effetti eccitatori: per esempio accrescendo il rilascio di glutammato da parte dei neuroni del nucleo del tratto solitario, con effetti cardiovascolari eccitatori.
6) In sezioni di ippocampo sono stati descritti sia effetti inibitori, sia eccitatori.
7) Nel midollo spinale l’adenosina può essere derivata dai neuroni primari afferenti di piccolo diametro sensibili alla capsaicina, e potenzia l’azione anti-nocicettiva della noradrenalina.
8) Gli oppiacei inducono il rilascio di adenosina e gli antagonisti dei suoi recettori bloccano alcuni degli effetti degli oppiacei.
9) Alcuni degli effetti comportamentali dell’alcool etilico contenuto nelle bevande alcoliche possono attribuirsi ad alterazioni della segnalazione purinergica adenosinica, perché le concentrazioni intossicanti di etanolo bloccano il trasporto dell’adenosina.
10) Nel sistema nervoso centrale i recettori A1 sono inibitori.
11) I recettori A2A sono altamente espressi nei nuclei della base encefalica.
12) I recettori A2B regolano la permeabilità vascolare.
13) Insieme, i recettori A2A e A2B, contribuiscono alla microvasolilatazione cerebrale indotta dall’adenosina.
14) I recettori A3 sono scarsamente espressi nel sistema nervoso.
(Si veda: Giuseppe Perrella, Lezioni di Neurochimica. BM&L, Firenze 2006).
Dopo questa sintesi estrema dei dati generali più salienti, vorrei ricordare che fra gli effetti dell’adenosina specificamente mediati dall’attivazione dei recettori centrali A1, si annoverano sedazione, attività anticonvulsiva, analgesia e neuroprotezione. La stimolazione presinaptica dei recettori A1 inibisce il rilascio del neurotrasmettitore ed agisce sul potenziamento di lungo termine (LTP), riducendolo nell’ippocampo e in molte altre aree del cervello.
In questo quadro generale, la modulazione del sonno da parte degli astrociti mediante un’attività A1-mediata acquista il senso di una traccia che promette di condurci in territori ancora inesplorati della fisiologia cerebrale.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]