Un nuovo studio sui topi descrive come diversi tipi di cellule nel cervello lavorano insieme per sopprimere la nausea
A prima vista:
- Uno studio sui topi descrive come i neuroni inibitori nel cervello riducano l’attività dei neuroni eccitatori per reprimere la nausea
- I risultati suggeriscono che questi neuroni inibitori agiscono sopprimendo i neuroni eccitatori vicini che causano nausea
- La ricerca fa luce sulla biologia di base della nausea e potrebbe informare lo sviluppo di migliori farmaci anti-nausea
La nausea è una sensazione un po’ comune per il corpo umano: la spiacevole sensazione di malessere può colpirci a causa di tutto, dalla gravidanza o dall’emicrania al mangiare cibo avariato o alla chemioterapia.
Eppure, nonostante la sua ubiquità, gli scienziati ancora non capiscono esattamente come funziona la nausea a livello meccanicistico.
Ora, un team di ricercatori guidato da biologi cellulari della Harvard Medical School sta facendo passi da gigante per approfondire la nostra comprensione dei percorsi cerebrali che controllano la nausea.
In uno studio condotto sui topi e pubblicato il 14 giugno su Cell Reports , gli scienziati hanno descritto un meccanismo mediante il quale i neuroni inibitori in una specifica regione del cervello sopprimono l’attività dei neuroni eccitatori che causano nausea per reprimere la nausea.
Il lavoro illumina la biologia di base della nausea. Se affermato in ulteriori studi su animali e esseri umani, potrebbe informare lo sviluppo di migliori farmaci anti-nausea.
Malessere mediatore
La nausea si è evoluta per aiutarci a sopravvivere provocando il vomito quando ingeriamo tossine o contraiamo un’infezione. Tuttavia, la nausea può diventare un grave problema quando si verifica in altri contesti, ad esempio durante la gravidanza o come effetto collaterale di trattamenti per il cancro o il diabete. Se non trattato, il vomito incontrollato può portare a squilibri elettrolitici e, in rari casi, a disidratazione pericolosa per la vita. Gli attuali farmaci per la nausea associata a queste condizioni non sono così efficaci, in gran parte perché gli scienziati non hanno una comprensione dettagliata di come il cervello produca la sensazione.
“Non possiamo davvero sviluppare strategie di trattamento migliori finché non conosciamo il meccanismo della nausea”, ha affermato l’autore principale Chuchu Zhang , ricercatore in biologia cellulare presso HMS.
Zhang e l’autore senior Stephen Liberles , professore di biologia cellulare presso l’Istituto Blavatnik dell’HMS, stanno studiando una regione del tronco cerebrale chiamata area postrema che sembra essere coinvolta nella nausea.
Ricerche precedenti hanno scoperto che stimolare questa regione del cervello induce il vomito, mentre disabilitarla riduce la nausea, “ma non si sapeva come svolga un ruolo nella nausea, quindi abbiamo pensato che sarebbe stato un buon punto di partenza”, ha detto Zhang.
In uno studio del 2020 su Neuron , Zhang e Liberles hanno identificato i neuroni eccitatori nell’area postrema che causano nausea, insieme ai loro recettori associati. Nello specifico, hanno caratterizzato i neuroni che esprimono il recettore per il GLP1 , una proteina legata alla glicemia e al controllo dell’appetito. Questo recettore, hanno notato, è un bersaglio comune per i farmaci per il diabete, per i quali la nausea è un importante effetto collaterale.
Quando i neuroni con i recettori GLP1 sono stati attivati, i topi hanno mostrato segni di nausea e quando i neuroni sono stati spenti, i comportamenti di nausea si sono fermati. Il team ha anche mappato questi neuroni che inducono nausea, situati al di fuori della barriera ematoencefalica, che consente loro di rilevare facilmente le tossine nel sangue.
“Capire quali recettori sono espressi nell’area postrema ci dice quali tipi di percorsi possono essere coinvolti nella segnalazione della nausea”, ha detto Zhang.
“Un approccio tradizionale per intervenire nella nausea è bloccare quelle vie di segnalazione utilizzando inibitori farmacologici”, ha aggiunto Liberles.
Tuttavia, i ricercatori si sono chiesti se potesse esserci un altro modo per ridurre la nausea, che si concentri invece sui neuroni inibitori che sopprimono i neuroni eccitatori nell’area postrema.
Un percorso alternativo
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno esplorato la struttura e la funzione dei neuroni inibitori nell’area postrema. La mappatura di questi neuroni ha rivelato che formano una fitta rete che si collega ai neuroni eccitatori vicini. Quando i ricercatori hanno attivato questi neuroni inibitori, i topi hanno interrotto i comportamenti di nausea che sono tipicamente causati dai neuroni eccitatori.
Approfondindo, il team ha identificato tre tipi di neuroni inibitori nell’area postrema. Uno di questi tipi esprime un recettore per GIP, una piccola proteina rilasciata dall’apparato digerente dopo aver mangiato, stimolando il rilascio di insulina per controllare la glicemia.
“Eravamo curiosi di sapere se questa popolazione di neuroni inibitori contrassegnati dal recettore per GIP potesse essere manipolata per sopprimere il comportamento della nausea e come funziona quel meccanismo”, ha detto Zhang.
Quando i ricercatori hanno utilizzato il GIP per attivare questi neuroni inibitori, le correnti inibitorie indotte dal messaggero chimico GABA fluivano ai neuroni eccitatori vicini, riducendone l’attività. A livello comportamentale, somministrare ai topi GIP per attivare questi neuroni inibitori ha eliminato i comportamenti di nausea. D’altra parte, quando i neuroni inibitori sono stati distrutti, i topi hanno continuato a mostrare segni di nausea, anche dopo aver ricevuto GIP.
Poiché i topi non vomitano, ha osservato Zhang, lo studio si basava sull’osservazione della presenza di comportamenti suggestivi di nausea, come evitare le sostanze tossiche. Dato che negli esseri umani esistono gli stessi percorsi cerebrali, i ricercatori affermano che il meccanismo è probabilmente conservato.
“Identificando i neuroni inibitori che sopprimono la nausea in una regione del cervello farmacologicamente accessibile, possiamo semplicemente coinvolgere questi neuroni per contrastare le risposte di nausea”, ha spiegato Liberles.
“I neuroni inibitori del tronco cerebrale nell’area postrema sono potenzialmente un ottimo obiettivo clinico per lo sviluppo di farmaci anti-nausea”, ha aggiunto Zhang. “È sicuramente una nuova strategia per lo sviluppo di trattamenti anti-nausea”.
Il GIP è già allo studio come potenziale trattamento per la nausea, ha detto Zhang. In effetti, ricerche preliminari hanno dimostrato che somministrare GIP o attivare i recettori GIP può ridurre la nausea negli animali che vomitano, inclusi furetti, cani e toporagni. Gli scienziati stanno attualmente lavorando per incorporare il GIP nei trattamenti per il diabete che prendono di mira i recettori GLP1, con l’obiettivo di ridurre la nausea come effetto collaterale.
Zhang e Liberles hanno in programma di continuare a esplorare la biologia di base della nausea, incluso il modo in cui questi neuroni inibitori nel cervello vengono attivati ??naturalmente e quali altre regioni del cervello sono coinvolte nel controllo della loro attività. Il team vuole anche studiare ulteriori recettori espressi dai neuroni inibitori e i vari fattori di segnalazione che li coinvolgono.
“Poiché ci sono diversi modi per scatenare la nausea, ci sono probabilmente diversi recettori e fattori di segnalazione coinvolti che potrebbero essere usati come bersagli farmacologici per sopprimere la nausea”. disse Zhang. “Vogliamo saperne di più sui vari meccanismi della nausea in modo da poter sviluppare strategie di trattamento ancora migliori, adattate a condizioni specifiche”.
La ricerca è stata supportata dal NIH (R01 NS122767; DP1 AT009497; R01 DK103703, dal Medical Research Council-UK (MRC_MC_UU_12012/3) e dal Wellcome Trust (106263/Z/14/Z).
Altri autori includono Lindsay Vincelette di HMS e Howard Hughes Medical Institute e Frank Reimann di Wellcome Trust.