Anoressia per uno shift nella interazione tra neuroni a serotonina e a dopamina

 

 

ROBERTO COLONNA

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XIX – 07 maggio 2022.

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]

 

Rimane un problema irrisolto quello dell’anoressia definita un tempo mentale e oggi nuovamente detta nervosa come nel secolo scorso, perché si ritiene che l’origine, anche nei casi sviluppati con un’articolata psicopatologia, sia in un’alterazione molecolare e cellulare neuronica dalla quale deriverebbe la predisposizione a reagire con la scomparsa dell’appetito alimentare alle più varie forme di frustrazione, stress e sofferenza psichica. Da tempo, il rapporto di sistemi neuronici mesencefalici con i circuiti di regolazione prevalentemente ipotalamici della fame e della sazietà è stato indagato ma non si è giunti a definire alcun profilo patogenetico certo.

Come è noto, sistemi mesencefalici di neuroni a dopamina (DA) e a serotonina (5-HT) regolano comportamenti motivati, inclusi quelli connessi con la soddisfazione del bisogno alimentare, ma si sa ancora poco di come interagiscono tra loro questi sistemi identificati in base all’amina biogena che li caratterizza.

Xing Cai e colleghi hanno rilevato nel topo che i neuroni dopaminergici dell’area tegmentale ventrale (VTA) regolano bidirezionalmente l’attività di neuroni serotoninergici, ossia rilascianti 5-HT, situati nel nucleo del rafe dorsale (DRN): studiando questa regolazione, i ricercatori sono giunti a determinare effetti recettoriali specifici di notevole interesse.

(Cai X., et al. A D2 to D1 shift in dopaminergic inputs to midbrain 5-HT neurons causes anorexia in mice. Nature Neuroscience – Epub ahead of print doi: 10.1038/s41593-022-01062-0, 2022).

La provenienza degli autori è la seguente: Children’s Nutrition Research Center, Department of Pediatrics, Baylor College of Medicine, Houston, TX (USA); Brain Glycemic and Metabolism Control Department, Pennington Biomedical Research Center, Louisiana State University, Baton Rouge, LA (USA); Division of Endocrinology, Department of Medicine, University of Illinois at Chicago, Chicago, IL (USA); Brown Foundation Institute of Molecular Medicine, University of Texas Health Science Center at Houston, Houston, TX (USA).

Per dare un’idea al lettore non specialista delle conoscenze attuali sulla regolazione dell’equilibrio energetico in rapporto all’alimentazione, si riporta una sintesi proposta in occasione della scoperta di un circuito rapido della sazietà regolato da αMSH, rinviando per questa nuova acquisizione al testo integrale dell’articolo dal quale è tratta questa introduzione all’argomento:

… gli esperimenti di parabiosi hanno consentito di stabilire che il controllo del cervello sullo stato del tessuto adiposo avviene grazie ad un segnale umorale, poi identificato in una specifica molecola. In pratica, venivano uniti i sistemi circolatori di coppie di topi, l’uno portatore nel gene chiamato obesity (ob) di una mutazione omozigotica recessiva che causa obesità patologica ed ipotermia, l’altro normale. Il collegamento chirurgico parabiotico normalizzava il peso corporeo e la temperatura del topo mutante. Si comprese che il topo mutante mancava di un segnale proveniente dai depositi di grasso che produce un controllo a feedback sulla quantità di cibo da assumere ed un controllo a feed-forward sul dispendio energetico.

Anche i topi con una mutazione omozigotica del gene del diabete (db) sono obesi. In questo caso, l’esperimento parabiotico di collegamento con un topo sano, non solo non riusciva a correggere i difetti patologici del membro ammalato della coppia parabiotica, ma causava emaciazione e morte del povero topolino sano. A differenza del topo ob/ob, il roditore db/db produce il segnale circolante, ma manca di un recettore funzionale. Si comprese che tale segnale è elevato nel topo obeso db/db, al punto da causare una riduzione di assunzione di cibo ed un aumento del dispendio energetico tale da risultare fatale al povero compagno parabiotico[1].

Circa 25 anni dopo i primi studi di parabiosi, il segnale circolante, il recettore mutato e i loro geni furono identificati. Jeffrey Friedman e colleghi isolarono un ormone peptidico cui fu dato il nome di leptina (dal greco leptos che vuol dire snello, sottile) per il suo ruolo nell’accrescere il consumo di energia e ridurre l’assunzione di alimenti. La molecola, prodotta prevalentemente dagli adipociti in quantità direttamente proporzionali al grasso immagazzinato, agisce attraverso il legame a recettori della superfamiglia delle citochine alla periferia e nel cervello, dove giunge grazie al trasporto attraverso la barriera emato-encefalica. In condizioni fisiologiche, nelle persone con un peso nella norma, la leptina contribuisce alla riduzione dell’assunzione di cibo e all’aumento del consumo energetico, della lipolisi e della termogenesi. Nella maggior parte delle persone obese si rilevano alti tassi di leptina, come se il loro organismo fosse diventato insensibile o resistente all’azione del suo segnale. Esiste una rara condizione clinica dovuta ad una mutazione del gene ob che causa una vera e propria mancanza di leptina: tali persone, affette da obesità patologica con ipotermia, possono essere curate efficacemente con la somministrazione di leptina che progressivamente riduce il peso corporeo e normalizza la temperatura.

L’insulina, prodotta dalle cellule β delle isole di Langerhans del pancreas, presenta una correlazione positiva con la massa grassa e, come la leptina, riduce l’assunzione di alimenti e accresce la termogenesi. È stato osservato, provato sperimentalmente e confermato che, durante il digiuno, i livelli di leptina e insulina si riducono prima che si abbia la riduzione del grasso dei depositi, in tal modo le scorte adipose sono rapidamente reintegrate quando si riprende a mangiare.

La leptina e l’insulina circolanti si legano nel cervello ai recettori delle due popolazioni neuroniche prima menzionate che, come già ricordato, hanno sede nella formazione grigia dell’ipotalamo mediale che prende il nome di nucleo arcuato. Le due popolazioni rispondono in maniera opposta ai due ormoni peptidici ed hanno influenze opposte sull’equilibrio energetico.

L’antagonismo fra segnali anabolici e catabolici provenienti dal nucleo arcuato dell’ipotalamo è illustrato dall’azione del peptide AgRP che è fisiologicamente un antagonista endogeno dei recettori della melanocortina MC3 e MC4. L’agonista naturale di questi recettori è l’α-MSH secreto dagli specifici neuroni del nucleo arcuato quando l’organismo è in stato catabolico. L’AgRP blocca l’effetto dell’ormone di ridurre l’assunzione di alimenti, aumentare il dispendio energetico e ridurre l’immagazzinamento di grasso. L’iniezione del neuropeptide Y nell’ipotalamo innesca l’attività alimentare, promuove la lipogenesi e riduce il comportamento che consuma energia. Così, il rilascio di entrambi gli ormoni peptidici produce un feedback anabolico, effetti di feed-forward che favoriscono l’aumento di peso, mentre sopprimono la segnalazione nella via catabolica antagonistica. Proiezioni di neuroni del nucleo arcuato alle regioni paraventricolari e laterali dell’ipotalamo trasmettono la segnalazione veicolata da leptina e insulina circolanti[2][3].

Ritorniamo ora allo studio qui recensito. In questa regolazione bidirezionale da parte dei neuroni DA della VTA dei neuroni 5-HT del DRN, una stimolazione più debole causa un’inibizione DRD2-dipendente e la tendenza dei topi all’iperalimentazione, mentre una stimolazione più forte causa un’attivazione DRD1-dipendente e un comportamento dei roditori di evidente anoressia.

Nel paradigma dell’anoressia basata sull’attività (ABA), che è un modello murino che riproduce alcune manifestazioni cliniche del disturbo anoressico diagnosticato in clinica psichiatrica come anoressia nervosa, i ricercatori hanno osservato uno shift da DRD2 a DRD1 nella neurotrasmissione dopaminergica sui neuroni 5-HTDRN, che causa una costante attivazione di questi neuroni e contribuisce a comportamenti simil-anoressici.

Infine, i ricercatori hanno sperimentato la somministrazione sistemica di un antagonista dei recettori DRD1, rilevando che può prevenire l’anoressia e la perdita di peso nel paradigma ABA.

I risultati di questo studio rivelano una regolazione del comportamento alimentare mediante la stimolazione di interazioni dipendenti dalla forza tra neuroni DA e 5-HT, che possono contribuire alla fisiopatologia dell’anoressia nervosa.

 

L’autore della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza 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”).

 

Roberto Colonna

BM&L-07 maggio 2022

www.brainmindlife.org

 

 

 

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[1] Per inciso, gli autori della nota prendono le distanze dall’etica di questi esperimenti che si sono rivelati crudeli per gli animali di laboratorio. Più in generale, la maggioranza dei membri della nostra società scientifica auspica l’estensione degli studi su sistemi cellulari e molecolari in vitro, restringendo la sperimentazione in vivo ai casi di assoluta insostituibilità, in condizioni che non risultino crudelmente dannose o letali per l’animale.

[2] Cfr. Shizgal P. B. & Hyman S. E. Homeostasis, Motivation and Addictive States, pp. 1095-1115, in Principles of Neural Sciences (Kandel, Schwartz, Jessel, Siegelbaum, Hudspeth) fifth edition, McGraw-Hill, 2013.

[3] Note e Notizie 26-11-16 Scoperto un circuito rapido della sazietà regolato da αMSH.