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| IPOFUNZIONE DEL RECETTORE NMDA DEL GLUTAMMATO ED ESPRESSIONE GENICA NEL SISTEMA DOPAMINERGICO MESOCORTICOLIMBICO: IMPLICAZIONI NELLA FISIOPATOLOGIA DELLA SCHIZOFRENIA
INDICE
INTRODUZIONE .......................................................................pag. 4
Premesse cliniche ......................................................................pag. 5 Ipotesi patogenetiche ..............................................................pag. 6 Ipofunzione del recettore NMDA (NRH) ..........................pag. 8 Interazione tra il sistema dopaminergico e quello glutammatergico .....................................................................pag. 13 Uso di ketamina come modello di NRH .........................pag. 15
MATERIALI E METODI ..................................................pag. 18
Animali e trattamento ..........................................................pag. 18 Ibridizzazione in situ ............................................................pag. 19
RISULTATI ............................................................................ .pag. 24
Trasportatore della dopamina ..........................................pag. 24 Recettore dopaminergico D2 ..............................................pag. 26 Figura 1 ............................................................................ ...........pag. 28 Figura 2 ............................................................................ ...........pag. 29 Figura 3 ............................................................................ ...........pag. 30 Figura 4 ............................................................................ ...........pag. 31
DISCUSSIONE .........................................................................pag . 32
BIBLIOGRAFIA ....................................................................pag. 37 INTRODUZIONE
Si è recentemente ipotizzato che l¹ipofunzione del recettore del glutammato N-metil-D-aspartato (NMDA receptor hypofunction, NRH) (Olney e Farber, 1995) sia responsabile di taluni aspetti della patogenesi e della sintomatologia dei disturbi psicotici e segnatamente della schizofrenia. Diversi modelli sperimentali sono stati proposti per studiare i meccanismi fisiopatologici correlati al blocco del recettore NMDA. Scopo della presente ricerca è l¹indagine con imaging molecolare quantitativo (ibridizzazione in situ) dell¹espressione genica dopaminergica mesocorticolimbica in un modello animale di ipofunzione del recettore NMDA. Una maggiore comprensione dei meccanismi cellulari e molecolari che danno origine alla sintomatologia schizofrenica potrebbe avere importanti applicazioni cliniche permettendo la formulazione di nuove strategie terapeutiche più sofisticate e possibilmente più efficaci di quelle attuali.
Premesse cliniche La schizofrenia è probabilmente la più devastante tra le malattie psichiatriche a causa del grave quadro clinico, dell¹insorgenza precoce, dell¹elevata prevalenza nella popolazione e della cronicità pressoché costante. Si tratta di una patologia eterogenea sul piano clinico caratterizzata da una serie di sintomi nessuno dei quali presi singolarmente è costante né patognomonico. Tali sintomi sono classificabili come positivi e negativi. Tra i primi figurano deliri, allucinazioni e agitazione psicomotoria mentre tra i secondi s¹includono l¹appiattimento affettivo, il ritiro sociale e deficit cognitivi (Crow, 1981; Andreasen e Flaum, 1991). L¹esordio è quasi invariabilmente nell¹adolescenza o nella giovinezza con una prevalenza compresa tra 0,1 e 1% (Cioni et al., 1994), senza significativa variabilità geografica.
Ipotesi patogenetiche Nonostante siano state formulate diverse ipotesi circa la sua eziologia la schizofrenia rimane a tutt¹oggi una malattia idiopatica. Gli studi di genetica comprendono studi di concordanza tra gemelli monozigoti e dizigoti e studi di linkage. Dai primi risulta una predisposizione genetica che peraltro necessiterebbe di una interazione con un qualche fattore ambientale (Kendler, 1988). I secondi rappresentano un tentativo di rilevare un¹associazione tra la malattia e uno o più geni, ma i risultati di questi studi sono controversi (Karayiorgou e Gogos, 1997). Studi di imaging in vivo hanno rilevato una serie di alterazioni strutturali e/o funzionali a carico di diverse regioni cerebrali quali la corteccia prefrontale mediale suggerendo una disregolazione del sistema dopaminergico mesocorticolimbico (Weinberger et al., 1992). Dal punto di vista biochimico a lungo si è sostenuto un ruolo decisivo del sistema dopaminergico nella genesi della sintomatologia psicotica. L¹ipotesi dopaminergica prevede che alla base della fisiopatologia schizofrenica vi sia un¹iperfunzione della neurotrasmissione dopaminergica centrale (Carlsson, 1978). Quest¹ipotesi è suffragata da almeno tre osservazioni: 1) il meccanismo d¹azione comune dei neurolettici tipici è un antagonismo dei recettori D2 della dopamina (Snyder, 1979); 2) la potenza clinica dei neurolettici è strettamente correlata alla loro affinità per i recettori D2 (Creese et al., 1976); 3) i farmaci capaci di potenziare l¹attività dopaminergica quali le amfetamine sono in grado di indurre una sindrome clinica indistinguibile dal sottotipo paranoide della schizofrenia (Bell, 1973). I neuroni dopaminergici coinvolti originano dai nuclei mesencefalici dell¹area ventrotegmentale (VTA) e della sostanza nera ³pars compacta² (SNc) e inviano fibre ad aree del sistema limbico (vie mesolimbiche) e aree della corteccia prefrontale (vie mesocorticali). In particolare oggi si ritiene che i sintomi positivi possano essere correlati ad un'iperattività del sistema mesolimbico nel nucleus accumbens mentre quelli negativi risulterebbero da un ipofunzione dopaminergica nella corteccia prefrontale (Weinberger et al., 1992).
Ipofunzione del recettore NMDA (NRH) L¹ipotesi dopaminergica è oggi prevalentemente accettata anche se incompleta. Altri sistemi neurotrasmettitoriali potrebbero di fatto essere implicati nella fisiopatologia del disturbo. Dei possibili candidati molta attenzione è stata rivolta recentemente al sistema glutammatergico e in particolare al recettore N-metil-D-aspartato (NMDA) del glutammato, il principale aminoacido eccitatorio del SNC. E¹ stato ipotizzato che un¹ipofunzione di questo recettore (NMDA receptor hypofunction, NRH) sia coinvolta nella patogenesi della schizofrenia (Olney, 1989; Olney et al., 1989). Quest¹ipotesi nacque dall¹osservazione (Lode e Ansi, 1982) che la fenciclidina (PCP, ³angel dust²), farmaco psicotomimetico, capace cioè di riprodurre in modo reversibile sintomi psicotici in soggetti sani, blocca in modo non competitivo il recettore NMDA. Questo farmaco è inoltre in grado di esacerbare della sintomatologia psicotica nei pazienti schizofrenici cronici stabilizzati (Lathi et al., 1995). La PCP fu introdotta nella pratica clinica come anestetico, ma fu presto abbandonata perché causava con alta incidenza reazioni psicotiche al risveglio (reazioni di ³emergenza²). La psicosi indotta da questo farmaco è caratterizzata non solo da allucinazioni, spesso uditive (tipiche della schizofrenia), e deliri ma anche da appiattimento affettivo, apatia, catatonia e disorganizzazione del pensiero. Diversamente, le amfetamine sono in grado di riprodurre solamente i sintomi positivi (Javitt e Zukin, 1991). Come la PCP anche la ketamina, anestetico detto "dissociativo" analogo strutturale della fenciclidina, determina un¹ipofunzione del recettore NMDA condividendo lo stesso sito di legame sul recettore e induce una psicosi molto simile a quella indotta dalla PCP (Krystal et al., 1994), tanto che la maggior parte degli autori concorda che questi farmaci più fedelmente degli altri psicotomimetici riproducono il completo spettro di sintomi della schizofrenia (Olney e Farber, 1995b). Un¹altra osservazione che avvalora l¹uso di questi farmaci come modello della schizofrenia è la dipendenza dall¹età della loro psicotogenicità. Nella pratica anestesiologica infatti gli episodi psicotici al risveglio dall¹anestesia da ketamina sono rarissimi nei bambini prepuberi (Marshal e Longnecker, 1990). Parallelamente, nel ratto il blocco farmacologico del recettore NMDA provoca danni neurotossici solo dopo l¹età approssimativamente di 8 settimane (Farber et al., 1992; 1995), età che corrisponde alla pubertà. Tale danno si esplica sia per una singola dose elevata del farmaco NMDA antagonista sia per esposizioni ripetute a dosaggi più bassi. Tale osservazione è di particolare interesse se si considera la rarità dell'esordio schizofrenico in epoca prepuberale: ciò è in accordo con l¹ipotesi di Olney e Farber che pone l¹NRH alla base della patogenesi della schizofrenia. Tale ipotesi per altro non esclude che il putativo agente etiologico capace di indurre l¹NRH, possa agire in un epoca molto precoce dello sviluppo, come è stato proposto (Brixey et al., 1993), manifestandosi clinicamente solo con l¹adolescenza quando cioè l¹NRH diventa psicotogenico. Un possibile meccanismo dell¹acquisizione della psicotogenicità dell¹NRH potrebbe essere la maturazione durante lo sviluppo puberale di alcuni circuiti cerebrali implicati nella patogenesi della schizofrenia quali quelli della corteccia prefrontale (Lewis, 1997). Inoltre il fatto che l¹NRH persistente provochi danni neurotossici permanenti nel ratto postpubere suggerisce che un meccanismo analogo sia alla base del deterioramento cognitivo che si verifica con il tempo in molti pazienti schizofrenici (Olney e Farber, 1995). Numerosi antagonisti sia competitivi che non competivi dell¹NMDA sono capaci di indurre reazioni psicotiche nell¹uomo e causare ad alte dosi (o a dosi ripetute) alterazioni neurodegenerative in aree corticolimbiche nel cervello di ratto (Olney et al., 1989). Secondo il modello proposto da Olney e Farber alla base di queste alterazioni neurodegenerative sarebbe un meccanismo di disinibizione a livello di cellule piramidali della corteccia del cingolato posteriore (PC) e retrospleniale (RS) sulle quali i recettori NMDA provvederebbero indirettamente un tono inibitorio. L¹NRH causerebbe un¹attivazione incontrollata di questi neuroni corticali determinandone la morte cellulare. In dettaglio, il glutammato legandosi ai recettori NMDA posti su neuroni gabaergici aumenta la trasmissione gabaergica inibitoria su tre vie eccitatorie che terminano sui neuroni corticali PC/RS. La prima via origina localmente nella corteccia e rilascia un neuromodulatore, probabilmente il neuropeptide Y, ad azione facilitante sul recettore sigma posto sul neurone PC/RS. La seconda via è colinergica e prende origine dalla banda diagonale del diencefalo; le terminazioni interagiscono a livello striatale e corticale con neuroni esprimenti il recettore M3 sulla loro superficie. La terza, glutammatergica, origina dal talamo anteriore e termina su recettori glutammatergici del kainato (Olney e Farber, 1995).
Interazione tra il sistema dopaminergico e quello glutammatergico Esistono altre vie neuroanatomiche in cui l¹NRH potrebbe essere implicato nella patogenesi della schizofrenia e cioè le proiezioni dopaminergiche mesolimbiche a partenza dall¹area ventrotegmentale (VTA) e della sostanza nera ³pars compacta² (SNc) che afferiscono allo striato (Di Chiara et al., 1994). Da tempo si ritiene che l¹iperattività di queste vie svolga un ruolo chiave nella genesi dei sintomi psicotici (ipotesi dopaminergica). Numerose evidenze sperimentali suggeriscono che il blocco del recettore NMDA sia in grado di potenziare l¹attività dopaminergica mesolimbica (French e Ceci, 1990). In particolare, sarebbero delle proiezioni discendenti corticostriatali a determinare tale modulazione (Roberts e Anderson, 1979; Scatton et al., 1982). L¹interazione tra il sistema dopaminergico e quello glutammatergico che si ha a questo livello è stata messa in causa per spiegare la fisiopatologia schizofrenica in modi contrastanti. Secondo Grace un deficit primitivo di neuroni glutammatergici corticostriatali (equivalente di un NRH) sarebbe responsabile di un ridotto rilascio ³tonico² di dopamina (DA) striatale. Il sistema dopaminergico subcorticale risponderebbe alla diminuzione della DA extracellulare così determinato con un up-regulation dei recettori postsinaptici D2 nello striato quale meccanismo omeostatico di compenso. Da ciò risulterebbe una ipersensibilità alla neurotrasmissione dopaminergica responsabile della sintomatologia psicotica (Grace, 1991). Per contro secondo Deutch il difetto primitivo sarebbe a carico delle vie dopaminergiche mesocorticali (proiezioni alla corteccia prefrontale a partenza dalla VTA). Tale difetto causerebbe la disinibizione di neuroni piramidali cortifughi che aumenterebbero così il rilascio di glutammato nello striato; ciò porterebbe anche in questo caso ad un maggior rilascio di DA subcorticale (Deutch, 1992). Infine il modello di Olney e Farber prevede che la DA inibisca il rilascio del glutammato delle tre vie neuroanatomiche descritte sopra agendo presinapticamente su recettori D2 (Olney e Farber, 1995), in questo caso ad un¹iperattività dopaminergica (ipotesi dopaminergica classica) corrisponderebbe una ridotta funzione glutammatergica, cioè l¹equivalente di un NRH. Infine da studi su animali da esperimento risulta che la somministrazione acuta di ketamina provoca un aumento di DA nella corteccia prefrontale (PFC) e nello striato (Moghaddam et al., 1997; Jedema e Moghaddam, 1996).
Uso della ketamina come modello di NRH Un modello animale di ipofunzione del recettore NMDA risulta di particolare interesse euristico per indagare a livello molecolare i meccanismi neurotrasmettitoriali e trascrizionali eventualmente coinvolti nella fisiopatologia dei disturbi comportamentali dell'uomo e segnatamente della schizofrenia per i quali tale ipofunzione è stata suggerita. Lo studio sull¹animale di tali meccanismi è giustificato dal fatto che tra il cervello di ratto e quello umano esiste un isomorfismo dei meccanismi neurotrasmettitoriali e neuroanatomici. Nel presente studio sono stati investigati gli effetti della somministrazione di dosi subanestetiche di ketamina sull'espressione di alcuni geni considerati markers della funzione dopaminergica presinaptica per mezzo di ibridizzazione in situ quantitativa. La scelta della ketamina quale probe farmacologico è derivata sia dalla proprietà di questo composto di bloccare con meccanismo non competitivo il recettore NMDA (Olney e Farber, 1995), sia dalla considerazione di utilizzare un composto che consentisse nell¹animale un isomorfismo fisiopatologico con paradigmi sperimentali recentemente sviluppati per studi in vivo nell'uomo (Breier et al., 1997; Smith et al., 1998). L'esplorazione del sistema dopaminergico ad opera del blocco del recettore NMDA promana dalla dimostrazione di un effetto modulatorio da parte della ketamina a dosi subanestetiche sui livelli striatali di dopamina in modelli animali (Moghaddam et al., 1997) e nell'uomo in vivo (Smith et al., 1998). Pertanto nel presente studio si sono investigate le possibili modulazioni dell'espressione genica di due markers rilevanti del sistema dopaminergico: il trasportatore della dopamina (DAT) e il recettore della dopamina D2. Infine si è privilegiata l'ibridizzazione in situ quantitativa quale metodica d'indagine per la risoluzione a livello tissutale della modulazione dei livelli di mRNA. Questa tecnica unisce metodologie di biologia molecolare con l'utilizzo di oligonucleotidi sintetici e analisi dell'immagine computer-assistita. .MATERIALI E METODI
Animali e trattamento Ratti maschi Sprouge-Dawley (n=12) del peso di 275-300g sono stati stabulati in gabbie di plexiglas per cinque giorni, onde consentire adattamento all'ambiente, con libero accesso a mangime e acqua e con ciclo luce/buio di 12/12 ore. Al tempo zero dell¹esperimento gli animali sono stati assegnati casualmente a uno dei seguenti tre gruppi sperimentali: soluzione fisiologica (NaCl 0.9%) (gruppo di controllo) ketamina cloridrato 12 mg/kg. ketamina cloridrato 50 mg/kg A tre ore dal trattamento gli animali sono stati sacrificati e i cervelli rapidamente dissezionati e congelati su ghiaccio secco.
Ibridizzazione in situ Sezioni coronali di 12 mm di spessore sono state raccolte al criostato su vetrini rivestiti di polilisina approssimativamente ai seguenti livelli: da bregma -5,30mm a bregma -5,80mm (tavole di Paxinos e Watson, 1986). Le sezioni sono state conservate a -70°C fino al momento dell¹esperimento di ibridizzazione. Tutte le soluzioni sono state preparate in acqua bidistillata. Le sezioni sono state fissate in formaldeide al 4% in PBS 0,12M, pH 7,4, lavate brevemente tre volte con 1x PBS, ed poste per 10 min in anidride acetica 0,25% in trietanolamina 0,1M / NaCl 0,9M, pH 8,0. Successivamente le sezioni sono state disidratate in etanolo al 70%, 80%, 90% e 100%, delipidizzate in cloroformio per 5 min, risciaccquate in etanolo al 100% e 95% e lasciate asciugare. è stata utilizzata come sonda (³probe²) per il recettore dopaminergico D2 un oligonucleotide di 48 coppie di basi (bp) complementare alle basi 28-75 dell¹mRNA di ratto (Monsma et al., 1990) e come sonda per il trasportatore della dopamina un oligonucleotide specificamente disegnato (de Bartolomeis et al., 1994) di 48 bp complementare alle basi 871-918 del mRNA di ratto. Le sonde sono state marcate all¹estremità 3¹ utilizzando [35S]dATP (approssimativamente 1350mCi/mmol, New England Nuclear, Boston), deossinucleotidil transferasi terminale (15 U/ml) (Bethesda research lab, Gaithersburg, MD), e il tailing buffer. I nucleotidi non incorporati sono stati separati dal DNA marcato con colonne cromatografiche Stratagene (Stratagene, La Jolla). Le sezioni sono state ibridizzate per 20 ore in camera umida con 0,4-0,6 x 106 cpm di oligonucleotide marcato in buffer contenente formamide al 50%, NaCl 600 mM, Tris-HCl (pH 7.5), EDTA 4 mM, pirofosfato 0,1%, eparina solfato 0,2 mg/ml e destrano solfato 10%. Le sezioni sono poi state lavate 4 volte per 10 min in 2x SSC/50% formamide a 40°C e successivamente lavate in acqua distillata e poi in etanolo al 70%. I vetrini sono stati lasciati ad asciugare e poi esposti su lastre radiografiche (ß-max Hyperfilm, Amersham, Arlington Heights, IL) per 3-11 giorni. Il tempo ottimale di esposizione è stato scelto tentando di ottimizzare il rapporto tra segnale e background, evitando che la densità ottica raggiungesse i limiti di saturazione. I campioni sono stati coesposti con sezioni standard di pasta di cervello di radioattività nota per permettere la conversione dei valori di trasmittanza in dpm. La quantizzazione è stata effettuata utilizzando un sistema computerizzato di analisi dell¹immagine formato da: una schermo luminoso (Northen Light) e telecamera (Sierra Scientific, Imaging Research Inc., San Jose, CA), un computer Apple Macintosh II e il programma Image 1.38 (W. Rasband, NIMH, Bethesda, MD). Per la determinazione delle regioni di interesse (ROI= regions of interest) del mesencefalo di ratto è stata utilizzata la seguente strategia: la sostanza nera ³pars compacta² di entrambi i lati della sezione coronale è stata delimitata con specifica funzione del programma NIH image avendo come riferimenti per la delimitazione dell'area l'emergenza del nervo oculomotore e il nucleo paranigrale medialmente, e la porzione più laterale della sostanza nera stessa. Per l'area ventrotegmentale un "template" di forma circolare è stato, per ciascuna sezione, sovrapposto a livello dell'area del nucleo parabrachiale pigmentoso. Per ciascuna regione cosi delimitata è stata misurata la trasmittanza e questa convertita in dpm relativi con riferimento alla calibrazione di standards coesposti alle sezioni sperimentali. (calibrazione effettuata con polinomio di terzo grado, quale "best fit"; Holmes et al., 1995). I valori di dpm relativi misurati da 2-3 sezioni per ciascun animale e per ciascuna regione sono stati utilizzati per calcolare la media dei dpm di ciascun gruppo sperimentale. I dati così raccolti sono stati analizzati con il test di varianza ANOVA per la determinazione di qualsiasi differenza significativa tra i gruppi sperimentali. Il Post-hoc Neuman-Keuls test è stato utilizzato laddove l'ANOVA risultava significativa (p<0,05). I dati sono rappresentati come media dei DPM (disintegrazioni per minuto) relativi +S.E.M. RISULTATI
Trasportatore della dopamina L¹analisi qualitativa ha evidenziato a livello mesencefalico la presenza di segnale di ibridizzazione dell¹oligonucleotide per il trasportatore della dopamina a livello della sostanza nera ³pars compacta² (SNc) (nelle sue tre componenti mediale, centrale e laterale), e dell¹area ventrotegmentale (VTA) in accordo con precedenti osservazioni (Shimada et al., 1992). Clusters neuronali sparsi, positivi per il trasportatore della dopamina, sono stati evidenziati altresì a livello del pars reticulata della sostanza nera (SNr) (Figura 1). Nell¹ambito della sostanza nera il segnale autoradiografico ha presentato una maggiore densità a livello della porzione più mediale della struttura stessa. In area ventrotegmentale la maggiore intensità del segnale è stata osservata a livello dei nuclei paranigrale e parabrachiale pigmentoso. L¹analisi dell¹espressione genica a livello cellulare condotta in esperimenti piloti conferma tale distribuzione topografica del segnale autoradiografico . L¹analisi quantitativa computer-assistita degli autoradiogrammi ha evidenziato un aumento statisticamente significativo dell¹mRNA per il trasportatore della dopamina in area ventrotegmentale (a livello della regione corrispondente approssimativamente al nucleo parabrachiale pigmentoso) nei ratti trattati con dosi subanestetiche di ketamina rispetto ai ratti del gruppo di controllo (soluzione salina, NaCl 0.9%). I valori espressi in DPM +SEM sono stati (figura 3):
salina: 229,23 +22,39; ketamina 12mg/Kg: 364,75 +22,53; ketamina 50mg/Kg: 313,17 +28,37; ANOVA: F=6,736; p=0,0193. La quantizzazione del segnale autoradiografico per l¹mRNA del trasportatore della dopamina in sostanza nera ³pars compacta² non ha evidenziato alcuna differenza statisticamente significativa tra i gruppi sperimentali. I valori espressi in DPM +SEM sono stati (figura 3):
salina: 258,58 +31,13; ketamina 12mg/Kg: 290,45 +31,87; ketamina 50mg/Kg: 349,29 +16,19; ANOVA: F=2,827; p=0,111, n.s.
Recettore dopaminergico D2 L¹ mRNA per il recettore dopaminergico D2 è stato localizzato in sostanza nera ³pars compacta² e in area ventrotegmentale (figura 2). Non sono state evidenziate dall¹analisi densitometrica delle immagini autoradiografiche differenze statisticamente significative per il recettore dopaminergico D2 nelle aree mesencefaliche quantizzate. I valori sono espressi come DPM relativi +SEM (figura 4).
Area ventrotegmentale: salina: 44,93 +1,24; ketamina 12mg/Kg: 44,44 +1,07; ketamina 50mg/Kg:42,74 +1,07; ANOVA: F=1,051; p=0,39 n.s.
Sostanza nera (parsa compacta): salina: 46,78 +3,30; ketamina 12mg/Kg: 50,59 +2,19; ketamina 50mg/Kg: 54,03 +1,75; ANOVA: F=2,254; p=0,167 n.s.
Figura 1: Immagine autoradiografica da film dell'mRNA del trasportatore della dopamina in sostanza nera ed area ventrotegmentale
Figura 2: Immagine autoradiografica da film dell'mRNA del recettore dopaminergico D2 in sostanza nera ed area ventrotegmentaleDISCUSSIONE
Il presente studio di ibridizzazione in situ evidenzia una modulazione dell¹espressione genica per il trasportatore della dopamina a livello dell¹area ventrotegmentale mesencefalica (VTA) a seguito di trattamento acuto con dosi subanestetiche di ketamina. Non si sono evidenziate viceversa variazioni significative per il recettore dopaminergico D2 nella sostanza nera e nell'area ventrotegmentale negli animali trattati con ketamina rispetto al gruppo di controllo. L¹aumento statisticamente significativo dell¹mRNA per il trasportatore della dopamina appare essere specifica per la componente più propriamente ³limbica² del sistema dopaminergico mesencefalico non evidenziandosi di fatto nella sostanza nera ³pars compacta² (SNc). L¹area ventrotegmentale e in particolare il nucleo parabrachiale pigmentoso rappresenta la regione neuroanatomica mesencefalica d¹origine di fibre prevalentemente dopaminergiche dirette alla corteccia prefrontale mediale e all¹accumbens, regioni corticali e sottocorticali elettivamente implicate nella modulazione di comportamenti di ricompensa ("reward") (Koob, 1996), in funzioni cognitive quali "working memory" (Murphy et al., 1996) e in fenomeni di sensitizzazione (Lieberman et al., 1997) nell¹animale da esperimento. L¹interessamento di aree ³limbiche² del sistema nervoso centrale del ratto a seguito di somministrazione di dosi subanestetiche di ketamina (12mg/kg) è stata riportata anche in studi di attivazione neuronale utilizzanti il protoncogene precoce c-fos che risulta essere indotto in maniera relativamente specifica in corteccia prefrontale mediale (area cG3) (de Bartolomeis et al., 1996). Modulazione dell¹espressione genica (e segnatamente del corrispondente RNA messaggero) di strutture recettoriali, di neuropeptidi ed enzimi coinvolti nella sintesi di neurotrasmettitori aminergici nel sistema nervoso centrale è stata riportata a seguito di trattamenti acuti farmacologici o di altra natura (elettroshock e comportamentali) (Hurd e Herkenham, 1992; Sakata e Prasad, 1992; Smith et al., 1991; Liaw et al., 1992). Inoltre, Shilling e collaboratori (1997) hanno recentemente dimostrato, mediante ibridizzazione in situ, un incremento dell¹mRNA per il trasportatore della dopamina nel mesencefalo di ratto dopo trattamento per cinque giorni con amfetamina. L¹aumento significativo dell¹espressione genica come mRNA misurabile dall¹ibridizzazione in situ potrebbe far ipotizzare un meccanismo di rapida modificazione della sintesi del trasportatore in conseguenza dell¹aumentato ³release² di dopamina evocato dal blocco del recettore NMDA a seguito di somministrazione di dosi subanestiche di ketamina. In definitiva è plausibile che ad un aumentato release di dopamina possa corrispondere un aumentato reuptake del neurotrasmettitore. E¹ stato infatti dimostrato che farmaci antagonisti non competitivi del recettore NMDA quali la fenciclidina (analogo strutturale della ketamina) e il composto MK-801 (dotato di selettiva specificità per il recettore) aumentano il ³firing rate² dei neuroni dopaminergici dell¹area ventrotegmentale e possono determinare una condizione di iperdopaminergia a livello mesocorticolimbico (French et al., 1993). Moghaddam e collaboratori (1997) hanno fornito evidenza diretta che dosi subanestetiche di ketamina (30 mg/kg, per via intraperitoneale) inducono un aumento statisticamente significativo il release di dopamina nella corteccia prefrontale e in misura minore nello striato di ratto, indicando che il blocco acuto del recettore NMDA è in grado di modulare i livelli tessutali di dopamina extracellulare. Possibile effetto modulatorio del recettore NMDA nel release di dopamina striatale è stato recentemente proposto da Smith e coll. (1998) in condizioni sperimentali nell'uomo con tomografia a emissione di positroni (PET). La somministrazione in soggetti volontari normali di dosi subanestiche di ketamina (0,5 mg/Kg, infusione endovenosa in venti minuti) determina una diminuizione del "binding" di 11C-raclopride radioligando specifico per il recettore D2 e in grado di competere con la dopamina extracellulare. Questo risultato indicherebbe che la ketamina determina un aumento del "release" di dopamina striatale capace di spiazzare il radioligando dal legame ai recettori D2. In conclusione la possibilità di una modulazione dell'espressione genica di un rilevante marker del sistema dopaminergico presinaptico se ulteriormente confermata con tecniche diverse e definita nei suoi aspetti cellulari (ad esempio con quantizzazione dei livelli di mRNA in singole cellule dopaminergiche) aggiunge ulteriori modalità di modulazione del sistema dopaminergico in condizioni di blocco del recettore NMDA. Il risultato del presente studio suggerisce possibili implicazioni dei meccanismi di reuptake della dopamina nelle patologie dell'uomo nelle quali è stata ipotizzata un'ipofunzione del recettore NMDA. BIBLIOGRAFIA
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