L’OROLOGIO IPOTALAMICO RICHIEDE CONTINUI SEGNALI VIP

 

 

Il nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo svolge la funzione di orologio biologico dell’intero organismo nella regolazione dei ritmi circadiani (dal latino circa dies, ossia con una periodicità costante nell’arco di circa ventiquattro ore) inviando alle cellule bersaglio segnali temporali che ne registrano l’attività secondo precise cadenze, con conseguenti effetti di modulazione su tutti i processi metabolici e di segnalazione. E’ stato dimostrato il suo diretto controllo sui cicli sonno/veglia, e su quelli della temperatura corporea, della concentrazione ematica di molti ormoni, della secrezione renale, dell’attività motoria e di numerosi altri parametri fisiologici.

Il nucleo soprachiasmatico è una piccola formazione grigia situata nell’area ipotalamica contigua al chiasma ottico e caratterizzata da un tipico dimorfismo sessuale. I suoi neuroni sono distinti in due raggruppamenti morfo-funzionali: la porzione ventrolaterale, costituita da cellule immunoreattive per il peptide vasoattivo intestinale (VIP), e quella dorsomediale, immunoreattiva per l’arginin-vasopressina (AVP).

Una peculiarità, che rende i gruppi neuronici del nucleo soprachiasmatico adatti al compito di temporizzatori, è costituita dalla loro tendenza spontanea a sincronizzarsi. Questa proprietà è ben nota, tuttavia finora non è stato individuato il meccanismo fisiologico che ne consente l’espressione.

Uno studio, condotto da Maywood E. S. e collaboratori, fornisce alcune importanti evidenze sul meccanismo sottostante le proprietà di sincronizzazione e rilevamento dei tempi da parte dell’orologio circadiano soprachiasmatico (Synchronization and maintenance of timekeeping in suprachiasmatic circadian clock cells by neuropeptidergic signaling. Curr. Biol. 16, 599-605, 2006).

In precedenti ricerche era stato dimostrato un rapporto fra la segnalazione VIP e i ritmi circadiani, per cui il gruppo di Maywood ha indagato questa associazione studiando l’espressione del gene period  (Per) in topi privi del recettore 2 per il VIP (VIPR2). Nei topi normali l’espressione di Per è controllata a feed-back da un meccanismo che determina una periodicità di 24 ore fra i due picchi di espressione. I ricercatori hanno usato un Per1-transgene contenente un reporter bioluminescente e, in tempo reale, hanno misurato la quantità di luce emessa dalle sezioni di nucleo soprachiasmatico in coltura nel corso di vari giorni.

I neuroni provenienti dai topi mancanti del recettore VIPR2, confrontati con quelli dei topi normali, presentavano una minore bioluminescenza ed una periodicità imprecisa. La perdita della segnalazione VIP riduceva l’espressione del gene Per e la sincronia mantenuta dall’attività degli interneuroni della porzione ventrolaterale del nucleo soprachiasmatico.

In successivi esperimenti Maywood e i suoi collaboratori hanno dimostrato che l’espressione del gene Per e la sincronia dipendono dalla depolarizzazione. Infatti, sospendendo per un certo numero di giorni la depolarizzazione, i neuroni progressivamente perdevano la sincronia e i livelli di espressione di Per diminuivano bruscamente.

Questi dati sembrano indicare chiaramente che la sincronia “spontanea” dei neuroni del nucleo soprachiasmatico richiede la costante segnalazione da parte del VIP e, per il mantenimento della sincronia dell’intero comparto ventromediale, è necessaria la continua trasmissione di segnali fra interneuroni.

I risultati emergenti da questo lavoro ci appaiono come un passo in avanti notevole nella comprensione degli intricati meccanismi che, attraverso un gioco di sincronie, contribuiscono ad adattare l’organismo all’ambiente.

 

L’autrice della nota ringrazia Isabella Floriani per la correzione della bozza.

 

Diane Richmond

BM&L-Giugno 2006

www.brainmindlife.org