• cellule sensoriali
• iperpolarizzazione postuma
• Na+/K+ ATPasi
• acetil-L-carnitina
• Hirudo medicinalis

L’acetil-L-carnitina (ALC) è una molecola presente nel sistema nervoso in grado di influenzare molti aspetti del metabolismo neuronale e di migliorare la funzionalità dei circuiti neurali. Fino ad oggi, però, non sono stati descritti, in dettaglio, effetti di ALC sulle proprietà elettriche di singoli neuroni.
In questa tesi sperimentale, è stata indagata l’azione di ALC sui neuroni sensoriali T della sanguisuga "Hirudo medicinalis", invertebrato ampiamente utilizzato per indagini elettrofisiologiche, neurochimiche e comportamentali sui vari aspetti dell’attività neurale.
Ogni ganglio segmentale di "H. medicinalis" contiene circa 400 neuroni, inclusi i meccanocettori tattili T, che possono essere agevolmente identificati. La stimolazione dei loro campi recettoriali induce, nei neuroni T, treni di potenziali d’azione accompagnati da un’ampia iperpolarizzazione postuma (AHP) dovuta principalmente all’attività della pompa Na+/K+ ATPasi e parzialmente ad una conduttanza K+/Ca2+-dipendente (gKCa). AHP può essere indotta, inoltre, iniettando intracellularmente treni di impulsi depolarizzanti della durata di 3 sec (2.5 Hz di frequenza) ad una intensità di corrente variabile tra 0.4 - 0.8 nA. Nelle cellule T, i cambiamenti dell’ampiezza di AHP possono essere direttamente correlati a modificazioni dell’attività della pompa Na+/K+ ATPasi.
Precedentemente, è stato osservato che, a livello comportamentale, ALC influenza due tipi di apprendimento non associativo: blocca la sensitizzazione e diminuisce la disabitudine nell’induzione al nuoto. A livello cellulare, registrando neuroni T di gangli isolati da animali iniettati 6 giorni prima con ALC 2 mM, si è osservato che la sostanza produce un significativo aumento dell’ampiezza di AHP, una iperpolarizzazione del voltaggio di membrana (Vm) e un aumento della resistenza di ingresso (Rm).
Allo scopo di investigare il meccanismo molecolare con cui ALC agisce, sono state condotte registrazioni elettrofisiologiche in current-clamp convenzionale da neuroni T di gangli estratti da animali naïves. La perfusione per 10 minuti con ALC a concentrazioni comprese tra 5 e 50 microM ha evidenziato effetti dose-dipendenti su AHP, Vm, mentre non ha prodotto modificazioni di Rm; alla concentrazione di 50 microM, ALC determina gli stessi effetti osservati nelle cellule T dei gangli estratti dagli animali precedentemente iniettati con la sostanza. Concentrazioni di ALC maggiori (100 microM), invece, diminuiscono l’ampiezza di AHP senza influenzare Vm o Rm.
Gli effetti di ALC 50 microM permangono anche in soluzione di alto magnesio (20 mM), utilizzato per bloccare la trasmissione sinaptica chimica. Quando applicato da solo, il magnesio non modifica AHP. Ciò suggerisce un’azione diretta di ALC sui neuroni T e, più precisamente, sui meccanismi responsabili di AHP.
Per verificare questa ipotesi, sono state condotte due serie di esperimenti. Nella prima serie, è stata bloccata gKCa con apamina. ALC 50 microM si è mostrata in grado di determinare un incremento di AHP anche quando gKCa è bloccata. Questo risultato suggerisce un effetto di ALC sull’altra componente responsabile della genesi di AHP, la Na+/K+ ATPasi.
Nella seconda serie di esperimenti, per valutare se effettivamente ALC moduli l’attività della Na+/K+ ATPasi, le cellule T sono state iniettate con sodio (usando microelettrodi riempiti con sodio acetato 2 M) che aumenta la funzionalità della pompa determinando una iperpolarizzazione di Vm. L’iniezione di sodio in neuroni T trattati con ALC 50 microM determina una maggiore iperpolarizzazione di Vm. ALC è quindi capace di modulare positivamente l’attività della Na+/K+ ATPasi. Resta da chiarire se il target molecolare di ALC sia proprio la Na+/K+ ATPasi o se questa sostanza esplichi la sua azione in modo indiretto, attraverso la modulazione di altri elementi proteici cellulari.