Le cellule cerebrali a forma di stella possono spegnere” i neuroni coinvolti nella ricaduta di eroina

Le cellule cerebrali a forma di stella possono spegnere” i neuroni coinvolti nella ricaduta di eroina

I neuroscienziati della Medical University of South Carolina (MUSC) riferiscono su Science Advances che le cellule cerebrali a forma di stella chiamate astrociti possono “spegnere” i neuroni coinvolti in una ricaduta di eroina. I segnali ambientali legati alla droga possono aumentare la voglia di cercare farmaci e portare a una ricaduta. In questo articolo, un team guidato da Peter Kalivas, Ph.D., e Anna Kruyer, Ph.D., entrambi del Dipartimento di Neuroscienze, ha esaminato come gli astrociti interagiscono con i neuroni e se gli astrociti svolgono un ruolo importante nella regolazione della risposta ai segnali dei farmaci.

Quando impariamo ad andare in bicicletta o a risolvere un problema di matematica, le cellule messaggere del nostro cervello chiamate neuroni stabiliscono connessioni che consentono loro di comunicare meglio, rendendoci più facile completare lo stesso compito la prossima volta. La stessa cosa accade quando impariamo ad associare il piacere a sostanze nocive come le droghe. I neuroni si scambiano messaggi potenti, motivandoci a continuare a tornare da loro.

La comunicazione tra i neuroni è controllata da una varietà di cellule, in particolare da un gruppo di cellule a forma di stella chiamate astrociti. Gli astrociti circondano i nostri neuroni e agiscono come semafori, regolando la comunicazione tra le cellule, in particolare nei comportamenti di dipendenza.

Un altro fattore importante nella dipendenza e nella ricaduta è il glutammato, messaggero chimico. Il glutammato stimola i neuroni, inducendoli a inviare segnali elettrici per comunicare tra loro. Il laboratorio Kalivas è stato determinante nello stabilire l'importanza del glutammato. Attraverso decenni di ricerca, Kalivas ha sviluppato “l’ipotesi della dipendenza dal glutammato”, ha affermato Kruyer.

Secondo questa ipotesi, troppo glutammato può far sì che i nostri neuroni si attivino costantemente in risposta agli stimoli ambientali indotti dai farmaci. Questo fuoco costante spinge la comunicazione tra le cellule a un livello eccessivo e promuove il comportamento di dipendenza dalla droga e la ricaduta.

Kalivas e Kruyer hanno scoperto che gli astrociti possono rallentare la comunicazione iperattiva.

Gli astrociti sono come i freni di un’auto e li applichi per fermare il segnale del glutammato”.

Anna Kruyer, Ph.D., Dipartimento di Neuroscienze, MUSC

Ma come lo fanno esattamente?

Per rispondere a questa domanda, i ricercatori hanno utilizzato un modello consolidato di ricaduta di eroina. Nel modello, i ratti imparano prima ad autosomministrarsi l’eroina premendo una leva. Dopo aver premuto la leva, ricevono il farmaco insieme a segnali luminosi e sonori in modo che i ratti possano associare i segnali al farmaco. Quindi il segnale e il farmaco vengono rimossi, simulando l’astinenza. Alla fine gli animali hanno nuovamente accesso al segnale e premere la leva è una misura della dipendenza dalla droga e della ricaduta.

Utilizzando questo approccio, Kruyer e Kalivas hanno scoperto che gli astrociti si adattano in due modi per ridurre la dipendenza dalla droga durante l’astinenza. Una famiglia di astrociti si avvicina ai neuroni e allontana il glutammato dalla sinapsi, riducendo la comunicazione tra i neuroni. Un'altra famiglia aumenta l'espressione del trasportatore del glutammato GLT-1, che assorbe il glutammato in eccesso. In entrambi i casi, gli astrociti rallentano la comunicazione neuronale durante l'astinenza.

Tuttavia, durante la fase di recidiva erano disponibili meno astrociti per questa funzione di frenatura e si trovavano più lontano dai neuroni. Utilizzando una speciale tecnologia chimica, Kruyer e Kalivas sono stati in grado di accendere e spegnere gli astrociti per modificarne il comportamento, dimostrando che queste cellule a forma di stella svolgono un ruolo importante.

"Quando gli astrociti circondano i neuroni", ha spiegato Kruyer, "essenzialmente succhiano il glutammato e chiudono quella sinapsi", ha detto. “Ma quando si ritirano dai neuroni, è come se avessi perso i freni”.

Questi risultati potrebbero fornire nuove informazioni su come prevenire le ricadute.

"Poiché gli astrociti subiscono due adattamenti nel cervello normale per sopprimere le ricadute, riteniamo che potrebbero essere un prezioso bersaglio cellulare per lo sviluppo di terapie per combattere le ricadute nei disturbi da uso di sostanze", ha detto Kruyer.

Precedenti studi clinici hanno dimostrato che la sola riduzione del glutammato non è sufficiente per prevenire le ricadute negli esseri umani. Questi risultati suggeriscono la possibilità che la terapia combinata che non solo abbassa i livelli di glutammato ma migliora anche l’effetto frenante degli astrociti possa avere più successo e merita ulteriori indagini.

"Storicamente, i neuroni hanno ricevuto la massima attenzione quando si tratta di patologia comportamentale", ha detto Kruyer. “I nostri risultati mostrano che dobbiamo guardare al sistema nervoso in modo più olistico e considerare che tipi di cellule diverse dai neuroni possono influenzare il comportamento e potrebbero essere fondamentali per trattare le ricadute”.

Per preparare il terreno a nuove terapie basate sugli astrociti, il Kalivas Lab sta cercando di identificare potenziali bersagli genetici.

"Molti geni sono espressi negli astrociti che non sono espressi in altre cellule cerebrali, compresi i neuroni", ha detto Kalivas. "Se comprendiamo quali di questi geni sono fondamentali per la regolazione della recidiva da parte degli astrociti, possiamo sviluppare farmaci che aumentano selettivamente la capacità degli astrociti di inibire la recidiva. Questo è un ramo della ricerca attiva nel nostro laboratorio e abbiamo identificato alcuni prodotti genetici selettivi degli astrociti che potrebbero servire come bersagli nel trattamento dei disturbi da uso di sostanze".

Fonte:

Università di Medicina della Carolina del Sud

Riferimento:

Kruyer, A., et al. (2022) La plasticità nelle sottopopolazioni di astrociti regola la ricaduta di eroina. Progressi scientifici. doi.org/10.1126/sciadv.abo7044.

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