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.

 

Nicole Cardon

BM&L-Gennaio 2006

www.brainmindlife.org