SINAPSI ELETTRICHE:
INDIVIDUATO IL PROCESSO CHE LE RIDUCE
Nel cervello adulto le sinapsi
elettriche rappresentano una piccola minoranza
del totale delle giunzioni fra neuroni e, per questo motivo, sono spesso
trascurate nelle trattazioni generali e nella didattica. A torto, però, perché
queste strutture di comunicazione fra neuroni offrono molti motivi di
interesse. Infatti, le sinapsi elettriche sono delle tipiche gap junctions
che consentono la propagazione bi-direzionale del segnale, giocando un ruolo
importante nella sincronizzazione dell’attività delle reti neuronali e nello sviluppo del sistema
nervoso centrale dei mammiferi. Sono ancora numerose alla nascita, poi il loro
numero decresce progressivamente fino alla proporzione del ristretto
sotto-insieme rinvenibile nel nostro encefalo.
Harsha Arumugam e collaboratori hanno indagato i processi
che portano alla riduzione post-natale delle sinapsi elettriche ottenendo
risultati interessanti (NMDA receptors
regulate developmental gap junction uncoupling via CREB signaling. Nature
Neuroscience 8, 1720-1726, 2005).
La ricerca è stata condotta su sezioni sottili dei nuclei
sopraottico e paraventricolare dell’ipotalamo di ratto e su neuroni in coltura
della stessa provenienza. E’ stata impiegata la neurobiotina come tracciante dell’accoppiamento, in quanto è in grado di
passare attraverso le gap junctions.
Si è rilevato che la formazione di sinapsi elettriche aumenta
durante le prime due settimane di vita, sia nello sviluppo postatale in vivo
che in coltura, e poi rapidamente declina. Questo andamento trova riscontro nell’espressione
di una proteina specifica per questo tipo di giunzioni neuroniche, la connessina 36.
Si è visto che il disaccoppiamento che si verifica nel corso
lo sviluppo (riduzione delle sinapsi elettriche), così come la diminuita
espressione della connessina 36, possono essere impediti trattando cronicamente
le colture ipotalamiche con un inibitore dei recettori NMDA, la dizocilpina.
Questo effetto poteva essere simulato impiegando la tetrodotossina -un bloccante
dei canali del sodio regolati dal voltaggio- la quale riduceva i potenziali d’azione.
A questo punto, Arumgan e i suoi colleghi hanno cercato di
individuare la via di segnalazione responsabile di questi eventi.
Un primo importante rilievo è dato dal fatto che la
riduzione delle sinapsi elettriche in vitro poteva essere impedita trattando le
colture con un inibitore della proteinchinasi II e IV, calcio/calmodulina-dipendenti
(CaMKII/IV)
oppure impiegando un bloccante della proteinchinasi C (PKC).
Un altro dato importante riguarda la proteina CREB che si trova a valle
della via della CaMKII/IV e PKC: la sua aumentata espressione accelerava il processo di
riduzione delle sinapsi elettriche e dell’espressione della connessina 36. L’importanza
della CREB
era confermata dall’effetto opposto determinato da una forma dominante di
mutazione negativa della proteina.
Il ruolo della CREB nei processi mediati dagli NMDA è stato confermato quando,
per l’aggiunta di NMDA alle colture, si è avuto un aumento di CREB attivata mediante
fosforilazione; effetto che poteva essere bloccato con gli inibitori di CaMKII/IV e PKC.
In conclusione, si può affermare che questo lavoro dimostra
l’importanza della trasmissione glutammatergica e dei potenziali d’azione
mediati dai recettori NMDA nella regolazione delle sinapsi elettriche durante
lo sviluppo, mediante il disaccoppiamento degli elementi costituenti le gap
junctions e la riduzione dell’espressione della connessina 36.
E’ interessante notare che questi dati sono coerenti con le
attuali conoscenze sullo sviluppo sinaptico. Le prime tre settimane di vita
costituiscono l’epoca di massima formazione di nuove sinapsi chimiche e di
incremento della loro attività: all’interno di questa fase ontogenetica si colloca
una sorta di cambio di “regime” che ricalca l’avvento nella filogenesi di una
forma più evoluta, differenziata ed efficiente di comunicazione fra neuroni.
L’autrice della
nota ringrazia Diane Richmond con la quale ha discusso gli argomenti trattati,
ed Isabella Floriani per la correzione del testo.