ACIDO E CO2 REGOLANO I
NEURONI ORESSINICI
Nell’encefalo di tutti i mammiferi, i neuropeptidi noti come oressine (orexin o hypocretin) svolgono un ruolo importante nei processi che regolano la nutrizione, le risposte di allerta, la motivazione e vari comportamenti adattativi. La loro caratterizzazione fisiologica ha subito una rapida evoluzione negli ultimi anni e, dall’iniziale profilo di molecole mediatrici di stimoli oressizzanti nell’ipotalamo laterale, si è giunti progressivamente a tracciarne un’immagine decisamente più problematica e complessa. Basti pensare che il circuito neurale dell’oressina interviene nel mantenimento del sonno e della veglia (Sakurai T. et al. The neural circuit of orexin (hypocretin): maintaining sleep and wakefulness. Nature Reviews Neuroscience 8, 171-181, 2007) e l’oressina A, nell’area tegmentale ventrale, si è rivelata cruciale per l’induzione della plasticità sinaptica e della sensibilizzazione comportamentale indotte da cocaina (Note e Notizie 06-05-06 Nuova prospettiva per il trattamento delle tossicodipendenze). Allo stato attuale delle conoscenze, non si dispone ancora di un quadro completo delle funzioni mediate da questi neuropeptidi e, volendo generalizzare sulla base delle evidenze emerse, si può affermare che i neuroni oressinergici intervengono nei processi adattativi necessari al mantenimento dell’omeostasi fisiologica.
Un tale profilo fa pensare ad una partecipazione a processi elementari che regolano l’equilibrio del sistema nervoso, adattando l’organismo alle condizioni che si determinano nell’ambiente.
Coerentemente con questo profilo, è stato rilevato
che cellule nervose dei nuclei ipotalamici laterali contenenti oressina sono in grado di rispondere a segnali
ambientali di base. Prendendo le mosse da questa evidenza sperimentale,
Burdakov e colleghi hanno accertato che tali neuroni agiscono da chemosensori
dei livelli extracellulari di H+ e CO2 (Williams R. H. et al. Control of hypothalamic orexin
neurons by acid and CO2. Proc.
Natl
Acad. Sci. 104, 10685-10690, 2007).
I ricercatori hanno messo in relazione il rilievo dei livelli extracellulari di H+ e CO2 con la regolazione omeostatica della respirazione. Infatti, è noto che il respiro e il risveglio sono stimolati dall’acidosi respiratoria derivante dall’innalzamento del tasso di idrogenioni e biossido di carbonio, monitorato dai neuroni chemosensori del tronco encefalico, sui quali i neuroni oressinergici inviano fibre di proiezione. A ciò si aggiunga che recentemente è stato dimostrato che le risposte respiratorie indotte dalle variazioni di CO2 sono ridotte nei topi knockout per l’oressina.
La sperimentazione ha dimostrato la diretta influenza del pH extracellulare sulle proprietà elettriche di membrana dei neuroni in esame e sulla loro frequenza di scarica.
E’ risultato che i neuroni oressinergici, come le cellule chemorecettrici del tronco encefalico, impiegano dei canali del K+ per registrare le variazioni di acidità dell’ambiente esterno.
Il gruppo di Burdakov ha anche accertato che la sensibilità ai livelli di H+ e CO2 dei neuroni che producono oressina è identica a quella dei neuroni chemosensori del tronco dell’encefalo, fino ad oggi ritenuti gli unici rilevatori del grado di acidità extracellulare.
L’interessante risultato di questo studio ha come conseguenza immediata una domanda alla quale non è certo facile dare una risposta: come interagiscono i due sistemi di neuroni per regolare la respirazione?