Scoperte microvescicole per il rilascio a richiesta di 2AG
ROBERTO COLONNA
NOTE E
NOTIZIE - Anno XXII – 01 marzo 2025.
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]
Gli endocannabinoidi
come il 2-AG (2-arachidonil-glicerolo) e l’anandamide sono neurotrasmettitori
lipidici che, legandosi prevalentemente al recettore CB1, modulano numerose
funzioni neuroniche, regolando processi che si indagano e si conoscono sempre
più in dettaglio; al contrario, i meccanismi che governano accumulo, rilascio e
trasporto rimangono ancora indefiniti. A differenza dei neurotrasmettitori
classici, quali acetilcolina e amine biogene che sono accumulate in vescicole
bene caratterizzate in termini morfo-funzionali, il modo in cui avviene
l’immagazzinamento, o comunque la preparazione del pool di rilascio
degli endocannabinoidi, sembra sfuggire a una regola generale e a un preciso
riconoscimento. La mancanza di conoscenza di questi processi costituisce un
“gap” estremamente rilevante e condizionante per la possibilità di comprendere
il modo in cui questi segnali sono regolati.
Verena M. Straub e colleghi
hanno allestito un sistema sperimentale combinando sensori fluorescenti
codificati geneticamente, elettrofisiologia ed elaborazione di modelli
matematici, per studiare con precisione temporale la segnalazione
endocannabinoide. E, proprio l’esatta analisi temporale delle singole fasi del
processo che porta dalla produzione di 2-AG al suo legame col recettore, si è
rivelata una chiave preziosa per comprendere aspetti mai chiariti in
precedenza.
I ricercatori hanno
accertato che la formazione di microvescicole
governa il rilascio di endocannabinoidi secondo un modello di “rilascio a
richiesta” (on-demand release). Questo modello esaustivo estende il
precedente modello di “produzione a richiesta”, e riconcilia le tre ipotesi
attualmente in campo circa il traffico di endocannabinoidi. Il modello di
Straub e colleghi ridefinisce la nostra comprensione della segnalazione
endocannabinoide e consente di affrontare domande in questo campo ancora senza
risposte.
(Straub V.
M. et al., The endocannabinoid 2-arachidonylglycerol is released and
transported on demand via extracellular microvesicles.
Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub
ahead of print doi: 10.1073/pnas.2421717122, 2025).
La provenienza
degli autori è la seguente: Department of Molecular Physiology, Leiden
University, Leiden (Olanda); Department of Psychological and Brain Sciences,
Indiana University Bloomington, Bloomington, IN (USA); Division of Systems
Pharmacology & Pharmacy, Leiden Academic Centre for Drug Research, Leiden
University, Leiden (Olanda); Department of Medicinal Chemistry, Leiden University,
Leiden (Olanda); Oncode Institute, Leiden (Olanda); State
Key Laboratory of Membrane Biology, Peking University School of Life Sciences,
Beijing (Cina); IDG/McGovern Institute for Brain Research, Peking University,
Beijing (Cina); Peking-Tsinghua Center for Life Sciences, New Cornerstone
Science Laboratory, Academy for Advanced Interdisciplinary Studies,
Beijing (Cina); Department of Pharmacology, School of Medicine, University
of Washington, Seattle, WA (USA); Department of Psychological and Brain Sciences,
Indiana University Bloomington, Bloomington, IN (USA); Molecular
Neurobiology Research Group, Hungarian Research Network, Institute of
Experimental Medicine, Budapest (Ungheria).
Gli endocannabinoidi, 2-arachidonilglicerolo (2-AG) e
anandamide (arachidonil-etanolamide), nel loro tipico
ruolo di mediatore rilasciato nello spazio sinaptico dal neurone post-sinaptico
per legarsi ai recettori della membrana pre-sinaptica, modulando o inibendo il
rilascio del neurotrasmettitore pre-sinaptico, sono stati scoperti solo dopo
aver identificato i recettori dei composti isolati dalle infiorescenze apicali
di cannabis sativa, e in particolare il Δ9-tetraidrocannabinolo
(Δ9-THC). Si ricorda che, storicamente, durante la ricerca dei
recettori delle neurochinine (NK) nelle librerie cDNA
del cervello di ratto, venne alla luce una nuova proteina 7TM G-accoppiata: un
polipeptide di 473 aminoacidi, che non rispondeva ad alcuna neurochinina
nota: un “recettore orfano”. La tecnica dell’ibridizzazione in situ del mRNA
consentì di mappare la distribuzione di questo recettore nel cervello. Studiando
questa distribuzione, fu evidente che seguiva quasi perfettamente la
distribuzione di un noto ligando cannabinoide radio-etichettato: 3HCP-55940;
questa evidenza suggerì che l’orfano fosse in realtà il recettore degli
endocannabinoidi. Ulteriori analisi biochimiche confermarono questa identità:
il recettore fu detto CB1. Nel sistema immunitario fu poi identificato un
secondo recettore, detto CB2, che poi è stato individuato anche nel sistema
nervoso centrale e, come abbiamo visto in alcuni studi da noi recensiti, ha un
ruolo interessante.
Nel modello di rilascio a richiesta sviluppato
da Verena M. Straub e colleghi
coordinati da Mario van der Stelt, un passo
fondamentale è costituito dalla formazione di microvescicole,
uno specifico gruppo di vescicole extracellulari (EV) contenenti
l’endocannabinoide 2-AG. Un sistema modello di co-coltura, che combina una
linea cellulare “reporter” esprimente un sensore endocannabinoide fluorescente,
GRABeCB2.0 (G protein-coupled receptor-based) e cellule nervose, ha rivelato che i
neuroni rilasciano EV contenenti 2-AG ma non anandamide, mediante un processo
dipendente dallo stimolo, regolato da Proteinchinasi C, Diacilglicerolo
lipasi, Adenosindifosfato (ADP), fattore di ribosilazione
6 (Arf6), e che era sensibile agli inibitori della diffusione facilitata degli
endocannabinoidi. Una microvescicola conteneva
approssimativamente 2000 molecole di 2-AG.
La plasticità sinaptica
ippocampale mediata da endocannabinoidi era modulata da Arf6 e inibitori del
trasporto. Il modello di rilascio a richiesta, supportato da analisi
matematica, offre una cornice coerente per comprendere il traffico di
endocannabinoidi al livello molecolare, e suggerisce che le microvescicole
veicolanti i segnali lipidici nella loro membrana regolano funzioni neuroniche,
in parallelo con le canoniche vescicole sinaptiche.
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-01 marzo 2025
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