Nuova classificazione dei neuroni
ipotalamici
DIANE RICHMOND
NOTE E NOTIZIE - Anno XVI – 25
maggio 2019.
Testi
pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di
Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie
o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione
“note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati
fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il
cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione
Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
Per dirlo con una terminologia
informatica, l’output endocrino
periferico si basa su un comando multi-order
diretto o a feed-forward proveniente
dall’ipotalamo. La codifica efficiente delle risposte endocrine è resa
possibile dai numerosi tipi cellulari neuronici che coesistono nei nuclei
ipotalamici intercalati e comunicano attraverso un’estesa connettività
sinaptica. In passato sono state analizzate in dettaglio le caratteristiche
anatomiche e neurochimiche delle cellule nervose dell’ipotalamo, al fine di
delineare la loro identità morfo-funzionale, ma negli anni recenti si sono andati
accumulando dati e nozioni che pongono veri e propri dilemmi a chi voglia
conservare i criteri schematici classici. In particolare, la determinazione
della funzione neurogenetica e la
scoperta di nuovi classificatori
molecolari ha posto il problema di ricondurre i nuovi profili emergenti ai
criteri diacritici delle vecchie tipologie, cercando soluzioni di compromesso
non sempre accettate o moltiplicando le etichette per la stessa cellula
nervosa.
La questione è stata affrontata da Romanov
e colleghi di un piccolo team che ha raccolto
l’esperienza citologica delle scuole austriaca, svedese e ungherese. I
ricercatori hanno sviluppato un nuovo approccio, integrando le informazioni di
vari livelli di indagine per giungere a un nuovo criterio di classificazione
dei neuroni ipotalamici, che sembra essere molto promettente.
(Romanov R. A. et al., Unified
Classification of Molecular, Network and Endocrine Features of Hypothalamic
Neurons. Annual Review Neuroscience - Epub ahead of print doi: 10.1146/annurev-neuro-070918-050414., 2019).
La provenienza degli autori è la seguente: Department of Molecular
Neurosciences, Center for Brain Research, Medical University of Vienna, Vienna
(Austria); Department of Anatomy, Histology and Embryology, and SE NAP Research
Group of Experimental Neuroanatomy and Developmental Biology, Semmelweis
University, Budapest (Hungary); Department of Neuroscience, Biomedicum,
Karolinska Institutet, Stockholm (Svezia).
L’ipotalamo, tradizionalmente noto
per i suoi ruoli nelle funzioni cerebrali viscerali, è una struttura diencefalica
molto complessa, situata tra i peduncoli cerebrali e il chiasma ottico, subito
al di sotto del talamo, del quale ricalca la configurazione in due parti laterali
e simmetriche. Sulla linea mediana, in corrispondenza del pavimento del terzo
ventricolo, le due porzioni si riuniscono nella regione del tuber e del peduncolo ipofisario,
contribuendo a costituire le cosiddette formazioni interemisferiche.
L’ipotalamo è compreso fra il mesencefalo e il telencefalo; la regione
sottolenticolare fiancheggia quella ipotalamica senza limiti netti. Da un punto
di vista filogenetico, la regione ipotalamo-ipofisaria è presente generalmente
in tutti i vertebrati, mentre la regione posteriore, ipotalamo-mammillare, come
i corpi mammillari stessi, è propria dei mammiferi.
Volumetricamente, l’ipotalamo non va
oltre i 4 cm3 di tessuto nervoso, ossia circa lo 0,3% di tutto il
cervello, ma contiene i sistemi integrativi che, via effettori autonomi ed
endocrini, controllano la riproduzione, la termoregolazione, le risposte immuni
e molte risposte emotive, l’equilibrio dei fluidi, degli elettroliti e
dell’energia.
Una descrizione citologica e
neurochimica esaustiva dei caratteri delle cellule nervose dell’ipotalamo esula
dai limiti di questa recensione, perché la mancanza di criteri certi che
possano consentire di individuare poche classi omogenee, come accadeva con le
classificazioni morfologiche del passato, obbliga ad una raccolta enormemente
estesa di dati. In altri termini, è necessario esporre i motivi della
possibilità di classificare le stesse cellule in molti modi diversi.
Ad esempio, due importanti tipi
neuronici dell’ipotalamo laterale sono definiti sulla base della loro
espressione di ipocretina/oressina (Hcrt/Ox) e MCH (melanin-concentrating hormone) e sono importanti regolatori di vigilanza,
alimentazione e metabolismo, ma questo non è l’unico profilo che può essere
attribuito a queste cellule. Infatti, evidenze contrastanti suggeriscono che
queste popolazioni cellulari hanno un repertorio di segnalazione molto più complesso
di quanto stimato in passato, particolarmente riguardo alla loro coespressione
di altri neuropeptidi e, soprattutto, alla presenza dell’apparato per la
sintesi e il rilascio del glutammato – che le includerebbe nel novero delle
principali cellule nervose eccitatorie – e la presenza dell’apparato per la
sintesi e il rilascio del GABA, che consentirebbe di includerle fra gli
interneuroni inibitori[1]. In recenti verifiche sperimentali, tutte le cellule MCH e circa la metà
dei neuroni Hcrt/Ox avevano entrambi gli apparati, per il rilascio del
glutammato e la sintesi del GABA, senza una via per il rilascio vescicolare del
neurotrasmettitore inibitorio.
Se questo genere di problemi si
moltiplica per i vari nuclei ipotalamici e le numerose popolazioni neuroniche,
si comprendono le difficoltà.
Romanov e colleghi hanno definito un
quadro per una classificazione completa delle cellule nervose dell’ipotalamo,
sia magnocellulari che parvocellulari, interrogando i neuroni glutammatergici,
dopaminergici, GABA-ergici e fenotipicamente misti, sulla base di informazioni
integrate di livello molecolare, cellulare, delle reti e relative all’output endocrino. Il criterio di
organizzazione dei dati ha consentito ai ricercatori di identificare
sottoclassi di neuroni, la cui individualità è, a nostro avviso,
ragionevolmente plausibile ma non del tutto scientificamente provata. In
proposito, Romanov e colleghi sostengono che future ricerche potranno colmare
il difetto di conoscenza, consentendo di razionalizzare la diversità cellulare ipotalamica,
oggi indicata solo da contrassegni molecolari di funzione.
L’autrice della nota ringrazia
la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle numerose recensioni di argomento connesso che appaiono
nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella
pagina “CERCA”).
Diane Richmond
BM&L-25 maggio 2019
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scientifica e culturale non-profit.
[1]
Mickelsen L. E., et al. Neurochemical
Heterogeneity Among Lateral Hypothalamic Hypocretin/Orexin and
Melanin-Concentrating Hormone Neurons Identified Through Single-Cell Gene
Expression Analysis. eNeuro
4 (5). pii: ENEURO.0013-17.2017, Sep-Oct 2017.