Corticosterone e BDNF: La Strana Coppia che Fa Scintille nella Memoria (e l’Esercizio C’entra Qualcosa!)

Ciao a tutti, appassionati di neuroscienze e non! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante nel nostro cervello, più precisamente nell’ippocampo, quella meravigliosa struttura che gioca un ruolo cruciale nell’apprendimento e nella memoria. E se vi dicessi che due sostanze, apparentemente diverse, possono “fare squadra” per potenziare questi processi in modo sorprendente? Parliamo di corticosterone (CORT), un ormone legato allo stress ma non solo, e del BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor), una sorta di “fertilizzante” per i nostri neuroni.

Sapevamo già che l’esercizio fisico fa un gran bene al cervello, migliorando le capacità cognitive sia in condizioni normali che patologiche. Ma come esattamente? È un po’ come avere una ricetta segreta: conosciamo il risultato finale (una mente più brillante), ma gli ingredienti e le loro interazioni sono ancora in parte un mistero. Ecco, il nostro studio ha cercato di far luce su un pezzetto di questo puzzle.

LTP: Il Mattoncino della Memoria

Per studiare apprendimento e memoria a livello cellulare, noi scienziati usiamo un fenomeno chiamato potenziamento a lungo termine (LTP). Immaginatelo come un “allenamento” per le sinapsi, i punti di contatto tra neuroni: più una sinapsi viene usata in un certo modo, più diventa efficiente. L’LTP è considerato uno dei meccanismi fondamentali alla base della formazione dei ricordi.
Esistono diverse “sfumature” di LTP. Noi ci siamo concentrati su una forma che, per semplificare, chiameremo LTP2, che è più persistente e sembra cruciale per i ricordi a lungo termine. Questa LTP2 ha una particolarità: dipende dall’attivazione di un enzima chiamato protein chinasi A (PKA).

CORT e BDNF: Solisti o Duetto?

Sia il corticosterone che il BDNF sono noti per facilitare l’LTP nelle sinapsi CA3-CA1 dell’ippocampo, un’area chiave per la memoria. E indovinate un po’? Entrambi vengono rilasciati durante l’esercizio fisico! Visto che hanno anche dei meccanismi d’azione che in parte si sovrappongono, ci siamo chiesti: cosa succede se li mettiamo insieme? Lavorano meglio in “combo” o da soli?

Per scoprirlo, abbiamo preso delle fettine di ippocampo di ratto (tranquilli, tutto seguendo rigide linee guida etiche!) e le abbiamo “stimolate” con un protocollo chiamato theta-burst stimulation compressa (cTBS), un modo per indurre l’LTP in laboratorio. Abbiamo poi trattato queste fettine con:

• Solo corticosterone (CORT)
• Solo BDNF
• Una combinazione di CORT e BDNF

Le dosi scelte erano simili a quelle che si trovano nel corpo dopo un esercizio fisico acuto. Abbiamo anche controllato lo stato di fosforilazione della PKA, un indicatore della sua attivazione.

Risultati Sorprendenti: L’Unione Fa la Forza!

E qui arriva il bello!
Con il nostro protocollo cTBS:

• Il CORT da solo non ha avuto effetti significativi sull’LTP. Una sorpresa, dato che altri studi con protocolli di stimolazione diversi (come la stimolazione ad alta frequenza, HFS) avevano mostrato un potenziamento. Questo ci dice che il “come” si stimola è importante!
• Il BDNF da solo ha potenziato l’LTP, come ci aspettavamo da lavori precedenti. Bravo BDNF!
• Ma la vera star è stata la combinazione: CORT + BDNF insieme hanno prodotto un LTP significativamente maggiore rispetto al BDNF da solo! Un vero e proprio effetto sinergico, come se 1+1 facesse 3!

Non abbiamo trovato differenze significative tra maschi e femmine in questi effetti, il che è interessante.

Il Ruolo Chiave della PKA

Ma perché questa sinergia? Abbiamo dato un’occhiata più da vicino alla PKA.

• Né il CORT da solo, né il BDNF da solo sono riusciti ad aumentare significativamente la fosforilazione (e quindi l’attivazione) della PKA.
• Invece, la combinazione CORT + BDNF ha indotto un robusto aumento della fosforilazione della PKA!

Questo suggerisce che l’azione sinergica di CORT e BDNF sull’LTP potrebbe passare proprio attraverso una maggiore attivazione della PKA. È come se CORT e BDNF, lavorando insieme, riuscissero a “sbloccare” l’attivazione della PKA in un modo che da soli non riescono a fare con questo tipo di stimolazione.

Cosa Significa Tutto Questo? E l’Esercizio?

Questi risultati sono entusiasmanti! Ci dicono che CORT e BDNF, entrambi rilasciati durante l’esercizio, potrebbero lavorare insieme per potenziare la plasticità sinaptica in modo più efficace di quanto farebbero singolarmente. Questo potrebbe essere uno dei meccanismi fisiologici attraverso cui l’esercizio migliora l’apprendimento e la memoria.
Immaginate che l’esercizio crei le condizioni perfette nell’ippocampo, con il giusto mix di CORT e BDNF, per “preparare il terreno” all’induzione di una forma più robusta e duratura di LTP (la LTP2, appunto, dipendente dalla PKA). Questo, a sua volta, potrebbe rendere più facile per il nostro cervello formare e consolidare nuovi ricordi.

Domande Aperte e Prospettive Future

Certo, come ogni buona ricerca, anche la nostra apre nuove domande.
Ad esempio, come esattamente CORT e BDNF interagiscono per attivare la PKA? Una possibilità è che il CORT attivi una via e il BDNF un’altra, e che queste vie convergano a valle, magari a livello di un altro enzima chiamato GSK-3. Ma il fatto che il CORT da solo non attivi la PKA nel nostro esperimento suggerisce che la convergenza potrebbe avvenire anche più “in alto”, proprio a livello dell’attivazione della PKA stessa.
Un’altra domanda è: perché CORT + BDNF erano necessari per facilitare l’LTP indotto da cTBS, mentre (come confermato anche da noi in esperimenti supplementari) il CORT da solo è sufficiente per l’LTP indotto da HFS? Forse l’HFS genera un segnale di calcio talmente forte da attivare la PKA (tramite enzimi sensibili al calcio) senza bisogno del “contributo” del BDNF.
Inoltre, la PKA non è solo “accesa” o “spenta”; la sua funzione è regolata finemente anche dalla sua localizzazione all’interno della cellula. Studi futuri potrebbero esplorare come CORT e BDNF influenzano questi aspetti spaziali e temporali della segnalazione della PKA.

In conclusione, ipotizziamo che durante l’esercizio fisico, BDNF e CORT agiscano sinergicamente per facilitare l’induzione della LTP2. Questi cambiamenti, a loro volta, potrebbero migliorare l’apprendimento e la memoria aumentando la propensione all’LTP2 nelle reti cerebrali.
Il prossimo passo? Testare questa ipotesi direttamente durante l’esercizio fisico! Sarà una sfida, ma le potenziali scoperte valgono decisamente lo sforzo. Rimanete sintonizzati, perché il cervello ha ancora tanti segreti da svelarci!

Fonte: Springer