La somatostatina regola orologio e
ritmi in modo specifico per il sesso
DIANE
RICHMOND
NOTE E NOTIZIE - Anno XX – 06 maggio
2023.
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]
La luce sincronizza il nucleo soprachiasmatico
dell’ipotalamo (SCN), l’orologio biologico principale del corpo, svolgendo
un ruolo di grande importanza per la fisiologia e la salute dell’organismo,
attraverso la riprogrammazione dei processi che garantiscono la scansione
oscillatoria da cui dipendono tutti i ritmi biologici. Le risposte alla luce della
durata di circa 24 ore – e perciò dette circadiane da circa dies – coordinano il comportamento e la fisiologia,
così che possano essere adeguati ai cambiamenti quotidiani e stagionali dell’ambiente.
Deborah A. M. Joye e
colleghi hanno condotto uno studio che ha individuato un peptide ampiamente
espresso nel cervello, ma che fino a non molto tempo fa non avrebbe ricevuto
grande attenzione dai ricercatori di ambito cronobiologico,
ossia la somatostatina, come modulatrice delle risposte circadiane alla luce.
La luce modula la neurochimica dei circuiti dell’orologio
centrale costituito da SCN, con le giornate lunghe che accrescono l’espressione
di somatostatina. Joye e colleghi dimostrano
anche che il deficit di somatostatina accresce la “plasticità circadiana” al
livello cellulare e del comportamento. Questo studio rivela anche differenze
sessuali nelle risposte alla luce e il ruolo della somatostatina nelle
peculiarità legate al sesso.
(Joye D. A. M. et al., Somatostatin regulates
central clock function and circadian responses to light. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.2216820120, 2023).
La provenienza
degli autori è la seguente: Department of Biomedical
Sciences, Marquette University, Milwaukee, WI (USA).
Le
oscillazioni quotidiane e circannuali della luce naturale proveniente dal sole
sono elaborate dai circuiti neuronici del master clock dell’organismo,
ossia del nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo (SCN) che conferisce la
dimensione temporale ritmica di fondo a tutta la fisiologia e,
conseguentemente, al comportamento animale. L’orologio biologico principale,
ossia il nucleo SCN dell’ipotalamo anteriore, ogni giorno elabora gli impulsi
fotonici quotidiani e codifica le variazioni di durata della lunghezza del
giorno (fotoperiodo), ma finora non si era riusciti a definire i
circuiti di SCN che regolano le risposte circadiane e fotoperiodiche alla luce.
La
nozione classica sulla fisiologia del nucleo SCN è che l’essenziale è
costituito da una coppia di feedback trascrizionali, al centro dei quali
vi sono 2 attivatori trascrizionali: CLOCK e BMAL1. Questi fattori
trascrizionali si legano l’uno all’altro e formano un eterodimero
che accresce la trascrizione del gene murino per (mPer1-3) e geni
criptocromi (mCry1-2) così accrescendo le
concentrazioni citoplasmatiche delle proteine PER e CRY. PER e CRY formano eterodimeri, rientrano nel nucleo a inibiscono CLOCK e
BMAL1, reprimendo la trascrizione di PER e CRY.
È noto
che l’espressione di somatostatina nei neuroni di SCN è regolata dal
fotoperiodo ma, prima di questo studio, il ruolo della somatostatina nelle
risposte alla luce dell’orologio biologico non è stato indagato. I risultati
ottenuti da Deborah A. M. Joye e colleghi indicano
che è la segnalazione della somatostatina a regolare i ritmi circadiani del
comportamento animale e la funzione di SNC in una maniera specifica per il
sesso.
Consideriamo
più in particolare gli aspetti salienti della sperimentazione.
Innanzitutto,
i ricercatori hanno adottato la mappatura del destino cellulare per fornire evidenze
che la somatostatina nel nucleo SCN è regolata dalla luce, mediante l’attivazione
de novo di Sst. Poi hanno rilevato e
dimostrato che i topi Sst-/-
presentano accresciute risposte circadiane alla luce, con aumentata plasticità
comportamentale al fotoperiodo, al jetlag e a
condizioni di luce costanti. Da notare, che la mancanza di Sst-/-
eliminava le differenze sessuali nella risposta alla luce, a causa di
accresciuta plasticità nei maschi, suggerendo che la somatostatina interagisce
con i circuiti neuronici dell’orologio ipotalamico, che elaborano la luce in
modo differente in un sesso rispetto all’altro.
I topi Sst-/- mostravano anche
un incremento nel numero di neuroni retino-riceventi nel “core” SCN, che esprime
un tipo di recettore per la somatostatina capace di resettare
l’orologio molecolare. Infine, i ricercatori hanno rilevato e dimostrato che
la mancanza di segnalazione della somatostatina modula la funzione dell’orologio
biologico principale, influenzando la codifica fotoperiodica di SCN, gli
effetti della rete e la sincronia intercellulare in un modo sesso-specifico.
Considerati
complessivamente, i risultati ottenuti in questo studio forniscono nuove
conoscenze sui meccanismi di segnalazione peptidica che regolano la funzione
dell’orologio biologico centrale e la sua risposta alla luce.
L’autrice 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”).
Diane
Richmond
BM&L-06 maggio 2023
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