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Nuovi indizi su come una dieta ricca di sale contribuisce alle malattie cardiometaboliche che si trovano nel profondo del cervello

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Nel profondo del cervello un gruppo di grandi neuroni produce un ormone che spinge i nostri corpi a trattenere più liquidi e ad aumentare la pressione sanguigna.

Gli scienziati affermano che questi neuroni svolgono un ruolo fondamentale nel consentire ai nostri corpi di mantenere una sana omeostasi utilizzando questo set di abilità per eliminare in modo efficiente il sale in eccesso che consumiamo in un pasto malsano.

Ma gli scienziati del Medical College of Georgia e della Georgia State University affermano anche che la dieta cronica ricca di sale consumata dalla maggior parte degli americani può rivoltare questo sistema contro di noi, con conseguente iperattività di questi neuroni, continua produzione di questo ormone vasopressina, costrizione dei vasi sanguigni e aumentando il nostro rischio di malattie cardiometaboliche comuni come l’ipertensione e le malattie cardiache.

Una nuova borsa di studio multiprincipale di 2,7 milioni di dollari (RHL162575A1) dal National Institutes of Health sta consentendo agli scienziati di esplorare ulteriormente questo modo apparentemente nuovo in cui si verificano malattie cardiometaboliche e identificare nuovi bersagli terapeutici per loro.

I grandi neuroni nel nucleo sovraottico nell’ipotalamo vicino alla base del cervello secernono ossitocina, un ormone chiave per il sistema riproduttivo, così come la vasopressina, chiamata ormone antidiuretico perché aiuta effettivamente il corpo a trattenere i liquidi, che possono aiutare a diluire sale in eccesso nel corpo in modo che possa essere escreto nelle urine, afferma la dott.ssa Jessica A. Filosa , fisiologa neurovascolare presso il Dipartimento di Fisiologia del MCG . 

“Stiamo osservando come il cervello percepisce l’alto contenuto di sale e come sta rispondendo a quell’alto contenuto di sale per correggere il disturbo in modo efficiente e ritrovare l’omeostasi”, afferma Filosa.

Lei e il dottor Javier E. Stern , direttore del GSU Center for Neuroinflammation and Cardiometabolic Diseases, sono entrambi PI della nuova sovvenzione.  

Stanno scoprendo che il carico di sale aumenta l’attivazione dei neuroni produttori di vasopressina, aumenta la costrizione dei vasi sanguigni e diminuisce il flusso sanguigno locale. Più tipicamente, quando i neuroni diventano attivi, il flusso sanguigno verso di loro aumenta, in un processo chiamato accoppiamento neurovascolare. Questo aiuta a garantire che i neuroni attivi abbiano l’ossigeno e i nutrienti necessari per sostenere una maggiore attività.

Nel nucleo sovraottico, invece, Stern, Filosa ei loro colleghi, hanno mostrato che l’elevata attività dei neuroni vasopressina produce una costrizione apparentemente auto-indotta e prolungata della vasta rete di vasi sanguigni che li alimentano direttamente. I ricercatori hanno anche dimostrato che l’ipossia locale risultante – un apporto di ossigeno considerato inadeguato per sostenere l’omeostasi – era uno dei meccanismi con cui l’attività dei neuroni della vasopressina veniva ulteriormente eccitata. È una forma di accoppiamento neurovascolare inverso.

“Il tuo corpo vuole rimanere in equilibrio”, dice Filosa. “Ogni volta che fai qualcosa al tuo corpo o ti succede qualcosa che devia da quell’equilibrio, i processi omeostatici si attivano e (almeno provano) a ripristinare l’equilibrio”. In questo caso, l’eccesso di sale è un fattore scatenante per i processi omeostatici.

Ma il processo diventa un problema che invece contribuisce all’ipertensione e probabilmente ad altri problemi quando l’assunzione di sale diventa cronica come è per la maggior parte di noi: il 90% degli americani di età pari o superiore a 2 anni consuma troppo sodio, secondo i Centers for Controllo e prevenzione delle malattie , una media di oltre 3.400 milligrammi al giorno rispetto ai 2.300 milligrammi raccomandati. 

La nuova sovvenzione sta consentendo studi sia sui tessuti che su un modello animale sviluppato da Stern, esaminando ulteriormente i meccanismi e la segnalazione specifici e come il flusso sanguigno ridotto risultante nella regione dei neuroni della vasopressina riesca ad aumentare piuttosto che diminuire la loro attività. E cosa succede a questa risposta insolita di fronte a condizioni come l’insufficienza cardiaca.

Vogliono anche sapere se prima costringono i vasi sanguigni, ha ancora questa strana risposta di aumento dell’attività neuronale. Questo tipo di intuizione dovrebbe aiutarli a sezionare meglio il percorso. Sanno già che l’ipossia rende l’ambiente più acido e che questi neuroni hanno un canale ionico di rilevamento dell’acido, o ASIC, il che significa che un pH basso può attivare i canali ASIC e aumentare l’attivazione dei neuroni. Ciò potrebbe significare che il consumo cronico di sale elevato, che si traduce in ipertensione, rimodellamento dei vasi e maggiore costrizione, funziona anche in questa direzione per continuare a sovrastimolare i neuroni per continuare a rilasciare vasopressina.

Un altro pezzo del puzzle sono gli astrociti, quelle cellule cerebrali a forma di stella che supportano i neuroni e in genere intensificano il loro gioco quando i neuroni sono più attivi. Ma in questa regione, un’elevata assunzione di sale spinge gli astrociti a ritrarre i loro processi, il che potenzialmente peggiora lo scenario perché uno dei tanti compiti degli astrociti è rimuovere i segnali eccitatori da dove si trovano questi neuroni per impedire loro di reagire in modo eccessivo.

Stanno anche esplorando ulteriormente le prime prove che un altro pezzo del puzzle, il lento accumulo del naturale, forte dilatatore dei vasi sanguigni ossido nitrico che induce anche l’ipossia, potrebbe essere un meccanismo per ripristinare l’omeostasi di questi neuroni iperattivi. Ci sono molteplici potenziali fonti di ossido nitrico nelle vicinanze, inclusi i neuroni stessi, gli astrociti di supporto e potenzialmente le cellule endoteliali che rivestono i vasi sanguigni.

Ma Filosa osserva che nella malattia cardiometabolica, la segnalazione dell’ossido nitrico è compromessa, il che potrebbe significare che il meccanismo che disattiva i neuroni della vasopressina è compromesso, cosa che esploreranno anche nel loro modello di insufficienza cardiaca.

Un’altra delle tante domande a cui vogliono rispondere è se hai troppa vasopressina nel nucleo sovraottico, questo riduce anche il flusso sanguigno ad altre aree del cervello, comprese le aree che hanno bisogno di più sangue per essere più attive.

“Inizi con un processo che dovrebbe correggere molto rapidamente uno squilibrio nel tuo corpo e lo fa finché sei in salute”, dice. Ma se qualcosa viene interrotto, come una quantità insufficiente di ossido nitrico o troppa vasopressina, si traduce invece in una risposta disadattiva e ipereccitabilità dei neuroni della vasopressina, creando un circolo vizioso e malsano.  

“Penso che il messaggio da portare a casa qui sia che abbiamo un sistema molto sofisticato in quest’area del cervello che ripristina rapidamente un disturbo, come con un pasto ricco di sale, e vuoi mantenere quel sistema sano”, dice Filosa.

Il lavoro è iniziato nel laboratorio di Filosa con l’ex studente laureato Dr. Wenting Du che lavorava su fette di cervello e ha scoperto che se si stimolano i neuroni della vasopressina i vasi sanguigni intorno a loro si restringono, rendendo chiaro che si tratta di un’azione locale. Quando gli scienziati hanno bloccato l’attività dei neuroni, la costrizione dei vasi sanguigni non si è verificata. 

In collaborazione con il dottor Colin Brown , ricercatore sull’ipotalamo presso il Center for Neuroendocrinology presso il Centro di ricerca dell’Università di Otago in Nuova Zelanda, Stern ha sviluppato un approccio in vivo per visualizzare il nucleo sovraottico dell’ipotalamo consentendo agli scienziati di vedere se ciò che hanno scoperto per la prima volta in risposta al sale su questi neuroni ex vivo si verifica anche nel cervello intatto. Con l’ in vivosviluppata la tecnica di neuroimaging, gli scienziati hanno osservato in tempo reale come il sale provocasse un aumento sostenuto dell’attività dei neuroni della vasopressina e la costrizione dei vasi sanguigni che alimentano il nucleo sovraottico. Inoltre, hanno osservato che la costrizione era sufficiente per creare ipossia nella regione e aumentare l’attività neuronale.  

Nell’ambito di un importante sforzo di collaborazione, i dott. Stern, Filosa, Brown, Du e altri hanno riportato questa risposta insolita alla fine dell’anno scorso sulla rivista Cell Reports.

Il flusso sanguigno più basso in altre regioni del cervello, come la corteccia, in risposta a uno stimolo è più tipicamente associato a condizioni patologiche, come l’Alzheimer o l’ictus, commentò Stern all’epoca. Eppure ci sono altre regioni del cervello che usano questo approccio piuttosto non ortodosso per aumentare l’attività neuronale, dice Filosa.

L’ironia che si verifica questo aumento dell’attivazione dei neuroni indotta dall’ipossia è aggravata dal fatto che il nucleo sovraottico ha una rete così vasta di vasi sanguigni che forniscono neuroni che stranamente sono normalmente resistenti all’ipossia, una realtà che ha sempre fatto grattarsi la testa agli scienziati.

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