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

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

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[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.