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C'è un 'interuttore' nei capillari del cervello che regola il flusso di sangue ai neuroni
Basta lo scatto di un "interruttore" proteico nei capillari filiformi del cervello per aumentare il flusso di sangue che assicura la funzione ottimale al cervello. Una nuova ricerca ha scoperto che i capillari hanno la capacità sia di rilevare l'attività cerebrale, sia di generare un segnale elettrico vasodilatatore che richiama il flusso di sangue e le sostanze nutritive destinate a nutrire i neuroni tanto impegnati.
Questi risultati sono riferiti attualmente online su Nature Neuroscience.
Quando c'è un aumento dell'attività cerebrale, c'è un aumento del flusso sanguigno, dice Thomas Longden PhD, assistente professore di farmacologia all'Università del Vermont e primo autore dello studio. "L'area del cervello coperta dai capillari - i vasi sanguigni più piccoli del corpo - supera di gran lunga l'area coperta dalle arteriole. Questo li mette nella posizione ideale per monitorare l'attività neuronale e controllare il flusso di sangue".
Gli scienziati finora avevano capito poco dei meccanismi precisi che dirigono il flusso di sangue cerebrovascolare per soddisfare le mutevoli esigenze energetiche del cervello. I neuroni consumano una quantità enorme di rifornimenti energetici del corpo - circa il 20 per cento - ma mancano di riserve proprie, e quindi dipendono dal sangue per ricevere le sostanze nutritive. In precedenza, si riteneva che i capillari fossero tubi passivi e le arteriole fossero la fonte di azione. Ora, Longden e colleghi hanno scoperto che i capillari controllano attivamente il flusso di sangue agendo come una serie di cavi, trasmettendo segnali elettrici che dirigono il sangue verso le aree che hanno più bisogno.
Per realizzare questa impresa, la rete sensoriale capillare si basa su una proteina (un canale ionico) che rileva un aumento del potassio durante l'attività neuronale. L'aumento di attività di questo canale facilita il flusso di ioni attraverso la membrana capillare, creando così una piccola corrente elettrica che genera una carica negativa - un segnale trasmesso rapidamente - che comunica la necessità addizionale di sangue alle arteriole a monte, che poi risulta in un aumento del flusso di sangue ai capillari.
Lo studio ha stabilito anche che questo meccanismo può essere disattivato se il livello di potassio è troppo alto, un possibile contributo ai disturbi del flusso di sangue in una vasta gamma di malattie cerebrali.
"Questi risultati aprono nuove strade nello studio delle malattie cerebrali con una componente vascolare", dice il primo autore Fabrice Dabertrand PhD, assistente professore di farmacologia all'Università del Vermont. Le malattie cerebrovascolari come Alzheimer, CADASIL, e altre condizioni che causano declino cognitivo, possono in parte essere una conseguenza della carenza di sangue ricevuta dai neuroni e quindi dalla mancanza di sostanze nutrienti sufficienti.
"Se hai fame, non sei in grado di fare il tuo lavoro al meglio; può essere lo stesso per i neuroni", dice Dabertrand, il quale aggiunge che il prossimo passo del gruppo di ricerca sarà l'esame dei fattori patologici potenziali coinvolti nella disabilitazione del meccanismo di rilevazione del potassio dei capillari.
Fonte: University of Vermont via EurekAlert! (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Thomas A Longden, Fabrice Dabertrand, Masayo Koide, Albert L Gonzales, Nathan R Tykocki, Joseph E Brayden, David Hill-Eubanks & Mark T Nelson. Capillary K+-sensing initiates retrograde hyperpolarization to increase local cerebral blood flow. Nature Neuroscience (2017) Published online 20 March 2017, doi:10.1038/nn.4533
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