Stress e circuiti cerebrali: gli effetti dell’interleuchina-1 al di là dell’infiammazione

L’ansia e la depressione sono notevolmente aumentate durante i periodi di grande stress come la pandemia COVID-19. Sfortunatamente, lo stress psicosociale è un importante fattore che contribuisce all’ansia e alla depressione. Esistono prove che lo stress è associato ad un aumento dell’infiammazione – aumenti delle citochine infiammatorie, monociti circolanti e attivazione microgliale, che vengono rilevati in pazienti con ansia e disturbi dell’umore. Lo stress cronico è stato a lungo associato alla patogenesi di disturbi psicologici come depressione e ansia. Studi recenti hanno scoperto che lo stress cronico può causare neuroinfiammazione: attivazione delle cellule immunitarie residenti nel cervello, microglia, per produrre citochine infiammatorie. Numerosi studi hanno coinvolto la citochina infiammatoria, l’interleuchina-1 (IL-1), un regolatore principale del reclutamento e dell’attività delle cellule immunitarie nel cervello, come mediatore chiave della psicopatologia.

Tuttavia, non è stato determinato come l’IL-1 interrompa i circuiti neurali per causare problemi comportamentali ed emotivi osservati nei disturbi psicologici. Uno studio innovativo condotto dai neuroscienziati della Florida Atlantic University e della Ohio State University, pubblicato sulla rivista Molecular Psychiatry, è il primo a identificare un ruolo del recettore neuronale dell’IL-1 (nIL-1R) nei disturbi psicologici. I ricercatori dimostrano che nIL-1R si trova a cavallo dell’intersezione tra stress sociale, infiammazione e ansia nei modelli di stress dei roditori. Lo studio mostra per la prima volta che le IL-1R neuronali nell’ippocampo, una struttura del cervello collegata all’apprendimento e alla memoria, sono necessarie e sufficienti per mediare alcuni dei deficit comportamentali causati dallo stress cronico, indicando un meccanismo neuroimmune critico per l’eziologia di questi tipi di disturbi.

I risultati dello studio aumentano la comprensione della segnalazione di IL-1R nelle risposte fisiologiche e comportamentali allo stress e suggeriscono anche che potrebbe essere possibile sviluppare farmaci migliori per trattare le conseguenze dello stress cronico limitando la segnalazione infiammatoria non solo in generale, che potrebbe non essere utile a lungo termine, ma per specifici circuiti cerebrali. Per lo studio, i ricercatori hanno voluto determinare il grado in cui IL-1 agisce direttamente sui neuroni dell’ippocampo per influenzare i cambiamenti cognitivi e dell’umore con lo stress. Per definire la risposta neuronale mediata da IL-1R, hanno usato nuove e complete linee transgeniche di IL-1R in cui è possibile eliminare selettivamente IL-1R o ripristinare IL-1R su tipi cellulari specifici, inclusi i neuroni glutamatergici. Hanno anche usato virus modificati per manipolare i neuroni dell’ippocampo e indagare sul ruolo dell’IL-1R nell’inviare risposte comportamentali allo stress.

I loro dati mostrano che la segnalazione di IL-1R indotta dalla sconfitta sociale nei neuroni dell’ippocampo ha perpetuato l’infiammazione e promosso deficit nell’interazione sociale e memoria di lavoro. Il team di ricerca ha precedentemente spiegato come lo stress psicosociale si traduca in attivazione immunitaria periferica, aumento dei livelli di monociti circolanti e robuste risposte neuro-immunologiche nel cervello. Questi includono aumenti di IL-1 e altre citochine infiammatorie, attivazione delle cellule gliali e movimenti delle cellule immunitarie periferiche verso il cervello, insieme a una maggiore attività di specifici percorsi neuronali. Il lavoro chiarisce che gli effetti infiammatori legati allo stress non sono solo effetti globali, ma sono associati ad un aumento della segnalazione di IL-1 all’interno di specifici circuiti cerebrali. La segnalazione di IL-1 non provoca solo infiammazione, ma può uccidere i neuroni a lungo termine.

Secondo l’Associazione Americana Ansia e Depressione, quasi 40 milioni di persone negli Stati Uniti (18%) sperimentano un disturbo d’ansia in un dato anno. A livello globale, l’Organizzazione mondiale della sanità (OMS) rileva che 1 persona su 13 soffre di ansia. I disturbi d’ansia sono i disturbi mentali più comuni in tutto il mondo con la fobia specifica, il disturbo depressivo maggiore e la fobia sociale sono i disturbi d’ansia più comuni. Quando lo stress psicosociale diventa cronico, gli effetti non sono solo debilitanti emotivamente, ma sono anche fisicamente debilitanti e possono portare a pressione alta, malattie cardiache, comportamenti simili a maniaci e persino comportamenti di dipendenza da droghe o stimolanti. Quando lo stress persiste, danneggia i neuroni e può persino ucciderli attraverso lo stress ossidativo o l’effetto del cortisolo, l’ormone dello stress che tutti conoscono.

Ning Quan, PhD, autore principale, professore di scienze biomediche e membro del FAU Brain Institute (I-BRAIN), ha spiegato: “Abbiamo creato e convalidato un modello di topo genetico unico per limitare l’espressione di IL-1R1 a cellule diverse tipi per visualizzare e controllare IL-1R. Abbiamo dimostrato che lo stress sociale cronico ha indotto i topi a mostrare un deficit sociale e deficit di memoria. Questi cambiamenti potrebbero essere prevenuti se l’IL-1R1 neuronale fosse eliminato e ripristinato se l’IL-1R1 fosse autorizzato ad essere espresso solo sui neuroni dell’ippocampo. Con questa pandemia stiamo vivendo livelli di stress senza precedenti che probabilmente avranno effetti a lungo termine su milioni di persone di tutte le età in tutto il mondo. I risultati di questo studio all’avanguardia aiuteranno scienziati e clinici a sviluppare terapie più personalizzate per le persone che lottano con ansia, depressione e altri disturbi psicologici”.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

DiSabato DJ et al., Quan N. Molec Psychiatry 2020 May 22.

Zhu L, Liu X et al. Brain Behav Immun. 2019 Oct; 81:292-304. 

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Informazioni su Dott. Gianfrancesco Cormaci 2447 Articoli
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry specialty in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it
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