I DENDRITI REGOLANO LA
PROBABILITA’ DI RILASCIO
Siamo ancora lontani dall’avere un quadro esaustivo dei meccanismi che regolano l’attività sinaptica e, anche se da decenni si impiegano farmaci che agiscono sulla neurotrasmissione, ancora non sappiamo con quali e quanti parametri si interferisce quando si accresce o si blocca l’attività di una sinapsi. Molti progressi sono stati compiuti nella conoscenza dei processi pre-sinaptici e post-sinaptici che assicurano l’equilibrio funzionale nelle diverse condizioni fisiologiche (built-in plasticity), ponendo quesiti sulla base del fine biologico conosciuto di quel tipo giunzione (es.: sinapsi GABA-inibitorie di un sistema modulatore interneuronico, sinapsi glutammatergiche eccitatorie di un sistema effettore ippocampale, ecc.), ma molto ancora si deve apprendere sulla “logica sinaptica di base”, ossia sui principi generali che regolano la singola giunzione vincolandola all’intero sistema. Ad esempio, si sa ancora poco sui fattori che determinano la probabilità di rilascio del neurotrasmettitore (pr) da parte di un terminale sinaptico.
L’arrivo del potenziale d’azione al bottone sinaptico induce il rilascio del neuromediatore con una probabilità limitata (pr) alla quale si attribuisce il valore di un parametro fondamentale per la caratterizzazione e lo studio fisiologico di una giunzione. La pr rappresenta la forza di una sinapsi e ne definisce l’efficacia, perciò ha un’importanza cruciale capire come si determina. Una prima osservazione è che questa probabilità non risulta uniforme fra le sinapsi di uno stesso neurone, una seconda osservazione è che tale difformità deve avere ragioni ed implicazioni funzionali e, infine, visto che esiste una pr basale, sarà importante cercare di capire in che modo sia assicurata.
Branco, Staras, Darcy e Goda (MRC Laboratory for Molecular Cell Biology and Cell Biology Unit, University College, London) hanno affrontato questi problemi fornendo una prima risposta molto interessante (Branco T., Staras K., Darcy K. J., Goda Y. Local dendritic activity sets release probability at hippocampal synapses. Neuron 59, 475-485, 2008).
I ricercatori hanno misurato la pr di singoli terminali presinaptici in neuroni ippocampali, impiegando una metodica collaudata consistente nella colorazione e nella successiva misura del tasso di decolorazione determinato da stimoli generanti potenziali d’azione. La misura ha rilevato, come ci si attendeva, un’elevata differenza fra le sinapsi di una stessa cellula. L’analisi della distribuzione spaziale della pr ha dato un risultato meno ovvio: un’alta variabilità fra le sinapsi presenti sullo stesso ramo dendritico e fra quelle di uno stesso collaterale assonico. Risultava, invece, simile la pr di due sinapsi di brevi segmenti assonici con lo stesso ramo dendritico. Ma l’osservazione di maggiore interesse, a proposito dei rapporti fra distribuzione spaziale e funzione sinaptica, è data dal rilievo di una correlazione negativa fra la pr e il numero di contatti di un segmento assonico con un ramo dendritico. Questo dato ha indotto i ricercatori ad ipotizzare che l’attività dendritica influenzi la probabilità con la quale il trasmettitore è esocitato dalla membrana presinaptica.
Per verificare questa ipotesi, è stato impiegata la conta su microfotografie elettroniche delle vescicole esocitate in risposta a un numero prestabilito di potenziali d’azione; gli esperimenti con l’impiego di tale metodo hanno reso evidente l’importanza dell’attività dei prolungamenti riceventi nell’entità della risposta.
A questo punto, si è cercato di definire in quale modo l’attività dendritica influenzi la pr basale, usando un protocollo di stimolazione che accresceva l’attività della rete e diminuiva la pr misurata mediante registrazione della singola cellula (whole-cell paired recordings). I ricercatori hanno riscontrato che questa regolazione omeostatica dipende dall’attività dendritica, in quanto il silenziamento selettivo dell’attività post-sinaptica eccitatoria con bloccanti dei recettori per il glutammato, aboliva l’effetto della stimolazione sulla pr.
La pr era infatti più alta dopo il silenziamento selettivo, rispetto ai controlli, cosa che indica un adattamento omeostatico alla ridotta attività dendritica.
I successivi esperimenti hanno evidenziato che al crescere della depolarizzazione dendritica si aveva un decrescere della pr quale risposta omeostatica. Adoperando protocolli che consentono di rendere uniforme l’attività dendritica, i ricercatori hanno sperimentato gli effetti di un regime di risposta reso artificialmente identico in tutte le sinapsi. Gli esiti degli esperimenti chiaramente indicano che, equalizzando il livello di depolarizzazione dei dendriti, la variabilità spaziale della pr si riduce significativamente.
Questi risultati indicano che il grado di probabilità di rilascio del neurotrasmettitore da parte del terminale presinaptico è influenzato dall’attività dendritica locale -o, come si direbbe nel gergo inglese della sinaptologia, dendritically segregated – e dipende dal numero di sinapsi che un terminale assonico forma con un ramo dendritico.
Il risultato è rilevante, perché si è ritenuto finora che la pr fosse un “parametro presinaptico”, in altre parole si credeva che i processi legati al rilascio di neuromediatore fossero da soli in grado di modulare la probabilità, che invece appare dipendente dall’attività dendritica locale, responsabile delle grandi differenze osservabili fra sinapsi contigue.
L’individuazione di questo nuovo meccanismo di regolazione post-sinaptica, specifico per la singola giunzione, avrà certamente implicazioni per lo studio e la comprensione in generale della fisiologia delle connessioni fra cellule nervose.
L’autrice
della nota ringrazia la dottoressa Floriani per la correzione della bozza.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]