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Molecular, morphological, and functional requirements for gastrointestinal serotonin release

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Studiare la modalità di comunicazione delle cellule intestinali sensoriali

Le segnalazioni che intercorrono tra l’intestino e il cervello ricoprono un ruolo importante per il comportamento e la fisiologia; tuttavia, le vie di segnalazione cellulare di fondo non sono ben comprese.

Salute

Un gruppo di cellule sensoriali nell’intestino, note come cellule enteroendocrine, hanno la capacità di rilevare i cambiamenti, come ad esempio l’arrivo delle sostanze nutritive all’intestino, a cui rispondono con la secrezione di molecole di segnalazione denominate neurotrasmettitori, nonché di ormoni. «Le cellule enteroendocrine sono cellule secretorie in grado di percepire i cambiamenti nel lume intestinale. Si dimostra quindi importante acquisire una conoscenza più approfondita dei processi fondamentali tramite i quali queste cellule convertono i segnali sensoriali in una risposta chimica, trasmettendo le informazioni al cervello e ad altre cellule dell’organismo», spiega Cordelia Imig, professoressa associata presso l’Università di Copenaghen, che ha diretto l’attività di ricerca del progetto SynGut con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie. La caratterizzazione della funzione dei diversi tipi di cellule enteroendocrine e del modo in cui controllano il rilascio di neurotrasmettitori e ormoni può favorire la comprensione del loro ruolo nei disturbi umani, quali diabete e malattie infiammatorie intestinali, osserva la professoressa.

Approfondire il rilascio di serotonina nell’intestino

Il progetto si è incentrato sulle cellule enterocromaffine serotoninergiche che costituiscono la sottoclasse più vasta di cellule enteroendocrine presenti in tutte le regioni dell’intestino. Queste cellule forniscono segnali tramite il neurotrasmettitore serotonina che è noto essere un importante neuromodulatore nel cervello. La serotonina gastrointestinale ha la funzione cruciale di regolare i processi fisiologici, quale il viaggio degli alimenti attraverso l’intestino e, inoltre, può comportarsi come un segnale al cervello di sazietà ad azione rapida. «È stato riscontrato in alcuni studi precedenti che le cellule enterocromaffine nell’intestino entrano in stretto contatto con i neuroni che trasmettono segnali al cervello», aggiunge Imig. «Durante questo progetto, la nostra intenzione era comprendere se queste cellule inviano segnali ai neuroni mediante lo stesso processo e a una velocità analoga a quella delle comunicazioni che avvengono nel cervello o se questo processo è più lento e paragonabile alle cellule endocrine, come ad esempio le cellule che secernono l’insulina nel pancreas o le cellule cromaffini della ghiandola surrenale.»

Monitorare il rilascio di serotonina a un’elevata risoluzione spaziale e temporale

Il progetto SynGut ha adottato un approccio multidisciplinare per lo studio dei diversi aspetti della funzione delle cellule enterocromaffine e della biologia cellulare. «Per ottenere la risoluzione spaziale e temporale richiesta è stato necessario analizzare le cellule enterocromaffine; quindi, occorreva predisporre modi per il monitoraggio della secrezione proveniente da singole cellule di coltura», sottolinea Imig. Il gruppo ha impiegato la tecnica denominata amperometria in fibra di carbonio per il rilevamento di piccole quantità di serotonina rilasciate da cellule enterocromaffine singole. «L’uso di questa tecnica ci ha permesso di capire che le cellule enterocromaffine di coltura rilasciano la serotonina più lentamente rispetto ai neuroni nel cervello», dichiara Imig. «Il processo di rilascio assomiglia molto a quello di altri tipi di cellule neurosecretrici, come ad esempio le cellule cromaffine surrenali che secernono adrenalina e noradrenalina, rilevanti per la reazione di attacco o fuga.» La scoperta del fatto che è simile ad altre cellule endocrine ha conseguenze importanti per comprendere quanto velocemente e attraverso quali percorsi vengono trasmessi i segnali dall’intestino al cervello. «I nostri risultati hanno sollevato un folto numero di interrogativi a cui dobbiamo rispondere in futuro. Il nostro obiettivo ultimo è la comprensione dei meccanismi molecolari che regolano il rilascio della serotonina dalle cellule enterocromaffine, un aspetto che potrebbe concorrere all’individuazione di potenziali nuovi bersagli molecolari per il trattamento di disturbi legati a una funzione anomala delle cellule enterocromaffine.»

Parole chiave

SynGut, diabete, intestino, neurotrasmettitori, ormoni, cellule enteroendocrine, cellule enterocromaffine, serotonina, neuroni

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