Il meccanismo degli agonisti 5HT2A contro stress e alcool

 

 

GIOVANNI ROSSI

 

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XVI – 14 dicembre 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]

 

I disturbi psichici da stress e la complessa psicopatologia associata all’assunzione eccessiva o compulsiva di alcool etilico possono essere trattati, con una discreta efficacia nella riduzione dei sintomi, grazie all’impiego di agonisti recettoriali del sottotipo 5-HT2A dei recettori della serotonina, ma i meccanismi particolari che determinano l’effetto terapeutico di tali molecole non sono ancora definiti. La conoscenza precisa degli eventi molecolari innescati dagli agonisti dei 5-HT2A assume particolare importanza anche alla luce del ruolo attribuito allo stress quale causa di alcoolismo e alla responsabilità riconosciuta a eventi e circostanze stressanti nell’indurre ricadute negli alcolisti in astinenza o impegnati in programmi di disassuefazione. Questa interazione, indagata in tutto il mondo da molti gruppi di ricerca, inclusi quelli che operano negli specifici istituti nazionali statunitensi che fanno parte degli NIH, implica una plasticità inibitoria aberrante nell’area tegmentale ventrale (VTA) del mesencefalo, di importanza fondamentale nella dipendenza da etanolo e da altre sostanze psicotrope d’abuso.

Blake A. Kimmey e colleghi, per decifrare gli eventi innescati dalla stimolazione dei 5-HT2A e in grado di favorire il ristabilirsi dell’equilibrio rotto dallo stress, hanno indagato l’influenza dell’agonista TCB-2 di questi recettori sul circuito inibitorio GABAergico che controlla le funzioni della VTA. I ricercatori hanno accertato che le alterazioni funzionali indotte dallo stress in tale circuito erano di fatto corrette da TCB-2 grazie alla modulazione del trasportatore del Cl- KCC2, rivelando come specifico target degli agonisti del recettore 5-HT2A l’ipofunzione di KCC2 della VTA.

(Kimmey B. A., et al. 5-HT2A receptor activation normalizes stress-induced dysregulation of GABAergic signaling in the ventral tegmental area. Proceedings of the National Academy of Sciences USA - Epub ahead of print doi.org/10.1073/pnas.1911446116, 2019).

La provenienza degli autori è la seguente: Department of Neuroscience, Mahoney Institute for Neurosciences, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA (USA).

Dei 52 neurotrasmettitori studiati correntemente dai ricercatori in tutto il mondo, la serotonina (5-HT) rimane la molecola più affascinante per la versatilità funzionale e per i tanti volti e i tanti enigmi che presenta la sua antichissima storia biologica che l’ha vista nella filogenesi svolgere il ruolo di regolatore inibitorio, come in Aplysia, e via via assumere attività eccitatoria in funzioni motorie e sensoriali, occupare in anfibi e mammiferi le vescicole non sinaptiche delle cellule enterocromaffini gastro-enteriche, condividere con vari peptidi il ruolo di ormone tessutale, avere una presenza essenziale nelle piastrine del sangue circolante, essere il neuromediatore nel nostro cervello in circuiti che regolano il tono dell’umore, l’affettività, la temperatura corporea e il sonno, partecipando come neuromodulatore ad un numero imprecisato di altre funzioni.

Dopo le osservazioni ottocentesche su un fattore del siero in grado di indurre contrazione delle fibrocellule muscolari lisce dei vasi e determinare aumento del tono vascolare, l’inizio dello studio biochimico della molecola viene fatto in genere risalire al 1948, quando Rapport, Green e Page[1] isolarono e identificarono nell’uomo questo fattore con l’indolalchilammina 5-idrossitriptamina (5-HT). Rapport e colleghi chiamarono il composto da loro identificato serotonina, riferendosi all’azione tonica sui vasi esercitata dalla 5-HT rilasciata dalle piastrine durante la coagulazione.

In precedenza, Vittorio Erspamer, lavorando col suo professore Maffo Vialli, aveva studiato una sostanza contenuta nelle vescicole delle cellule enterocromaffini gastrointestinali, capace di determinare contrazione delle fibrocellule muscolari lisce dei visceri e dei vasi. Erspamer aveva isolato la 5-HT dalla mucosa intestinale di rana già nel 1935, e l’aveva chiamata enteramina; successivamente caratterizzò la struttura indolica della molecola. Il ricercatore italiano, dopo aver isolato negli anfibi oltre un centinaio di neurotrasmettitori, in uno studio pubblicato nel 1952 dimostrò che serotonina ed enteramina sono la stessa molecola, ossia la 5-HT prodotta per decarbossilazione da parte di decarbossilasi piridossalfosfato-dipendenti del 5-idrossitriptofano, derivato dall’idrossilazione dell’aminoacido triptofano, presente in alta concentrazione nel latte.

Nel 1953 Twarog e Page rilevarono la serotonina in estratti di cervello.

Nel 1957 Gaddum e Picarelli, sperimentando la capacità della morfina di bloccare la risposta contrattile dell’ileo alla 5-HT nella cavia, scoprirono che il derivato dell’oppio era in grado di neutralizzare ad alte concentrazioni solo una parte della reazione intestinale; per la parte rimanente risultarono efficaci basse concentrazioni di dibenzilina. Questa evidenza indusse i due ricercatori ad ipotizzare l’esistenza di due tipi di recettori della serotonina nell’ileo: il primo, inibito dalla morfina, fu denominato “M”; il secondo, inibito dalla dibenzilina, fu denominato “D”.

Gli studi degli anni Settanta con radioligandi rivelarono una realtà più articolata. Peroutka e Snyder nel 1979 dimostrarono la presenza di due tipi di recettori della serotonina nel cervello: 5-HT1 e 5-HT2.

Nel 1986, Bradley e colleghi proposero uno schema di classificazione dei recettori serotoninergici in 3 classi, basandosi su criteri farmacologici e risposte funzionali, in prevalenza misurate nei tessuti periferici: 5-HT1-Simile, 5-HT2, 5-HT3. Studi con antagonisti potenti e selettivi come la ketanserina riconobbero la specifica mediazione dei recettori 5-HT2, che furono presto identificati con i recettori “D” di Gaddum e Picarelli.

Le tre famiglie recettoriali serotoninergiche contano 18 sottotipi accettati da tutti i ricercatori e così ripartiti: 7 fra i 5-HT1, 3 fra i 5-HT2 e 8 fra i 5-HT3.

La famiglia 5-HT2, costituita dai 2A, 2B e 2C, attraverso la famiglia Gq/11 di proteine G, è accoppiata con la cascata di segnalazione della fosfolipasi C, che implica l’idrolisi del fosfatidil-inositolo di membrana e accresce il calcio intracellulare.

I recettori 5-HT2A sono stati reperiti in alta concentrazione sulle membrane post-sinaptiche dei neuroni che ricevono gli assoni serotoninergici nella corteccia cerebrale del lobo frontale. Un’alta densità di 5-HT2A è stata rilevata nel claustro, nell’amigdala, nell’ippocampo e nei nuclei della base del telencefalo. Interessanti le localizzazioni nella corteccia cerebrale: questi recettori sono espressi sia dagli interneuroni inibitori GABAergici, che controllano tutto l’input corticale in entrata e ne assicurano il regime di base attraverso l’inibizione, sia dai neuroni piramidali di proiezione eccitatori glutammatergici, responsabili dell’attivazione del maggior numero di circuiti telencefalici. La localizzazione nei circuiti e l’estrema densità nella corteccia frontale, suggeriscono un ruolo importante dei 5-HT2A nella mediazione molecolare dei processi alla base della cognizione di alto livello di astrazione, compresa l’ideazione.

Blake Kimmey e colleghi, considerando che lo stress altera la segnalazione GABA nella VTA e che questa plasticità inibitoria è associata a un’aumentata autosomministrazione di alcool, hanno ipotizzato un effetto diretto sulla deregolazione GABAergica della VTA da parte dei farmaci che agiscono sui recettori 5-HT2A.

La sperimentazione nel topo ha dimostrato che l’esposizione a stress acuto comprometteva l’inibizione GABA-mediata degli interneuroni della VTA, determinando un’accresciuta trasmissione GABAergica indotta da etanolo. Questa plasticità inibitoria indotta da stress era reversibile con l’applicazione dell’agonista dei 5-HT2A TCB-2 ex vivo, via rinforzo funzionale del co-trasportatore del cloro KCC2. La via di segnalazione che lega l’attivazione dei recettori 5-HT2A alla normalizzazione della funzione di KCC2 era dipendente dalla segnalazione della proteinchinasi C e dalla fosforilazione di KCC2 in corrispondenza della serina 940 (S940), in quanto la mutazione di S940 in alanina impediva il ristabilirsi della funzione di KCC2 ad opera di TCB-2.

Attraverso la modulazione positiva di KCC2, TCB-2 riduceva anche l’elevata segnalazione GABAergica indotta da alcool etilico dopo esposizione a stress.

Nell’insieme, questi risultati forniscono elementi di conoscenza importanti sul meccanismo che consente agli agonisti dei recettori 5-HT2A di essere efficaci nella terapia dei disturbi da stress e da abuso di alcool.

 

L’autore della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la collaborazione e invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).

 

Giovanni Rossi

BM&L-14 dicembre 2019

www.brainmindlife.org

 

 

 

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[1] Rapport M. M., et al. Serum vasoconstrictor (serotonin). IV. Isolation and Characterization. Journal of Biological Chemistry 176, 1243-1251, 1948.