• Invertebrati
• cellule sensoriali
• plasticità sinaptica

Questo lavoro di tesi riguarda un modello di plasticità sinaptica evidenziato nella sanguisuga Hirudo medicinalis, che, da anni, rappresenta un utile modello sperimentale per lo studio dei meccanismi cellulari e molecolari alla base di elementari forme di apprendimento. L’indagine è stata condotta sui meccanocettori T che rispondono a lievi stimoli tattili. Le cellule T sono implicate nell’induzione al nuoto, che viene utilizzato nei nostri laboratori come atto comportamentale in grado di andare incontro a forme di apprendimento non associativo su preparato quasi intatto.
L’attivazione fisiologica di questi meccanocettori determina una scarica di potenziali d’azione alla quale è associata una iperpolarizzazione postuma (AHP). L’attività della Na+/K+ ATPasi è il principale meccanismo responsabile della genesi dell’AHP nelle cellule T. Evidenze sperimentali indicano che la modulazione dell’attività della Na+/K+ ATPasi può avere un ruolo importante nella plasticità neuronale e sinaptica sia nei Vertebrati, sia negli Invertebrati. Lo scopo di questa tesi è stato quello di indagare se l’inibizione della Na+/K+ ATPasi fosse in grado di modulare l’attività sinaptica nel sistema nervoso di H. medicinalis. A tale scopo, è stata presa in considerazione la sinapsi tra due cellule T ipsilaterali di uno stesso ganglio segmentale, le quali sono accoppiate sia chimicamente che elettricamente. Nella cellula T considerata postsinaptica, è stata misurata l’ampiezza del potenziale sinaptico (PS) in risposta a stimoli tests generati nell’elemento presinaptico. La perfusione per 10 minuti con diidroouabaina (DHO) 10 nM determina un aumento dell’ampiezza di PS del 76%; tale effetto permane durante i primi minuti di lavaggio e reverte a 20 minuti dall’applicazione di DHO. DHO produce anche una riduzione del 37% dell’ampiezza dell’AHP, indice dell’effettiva inibizione della Na+/K+ ATPasi. Concentrazioni maggiori di DHO mostrano poca affidabilità. Risultati analoghi sono stati ottenuti iniettando intracellularmente il nucleotide ciclico adenosin monofosfato ciclico (cAMP), che media molti degli effetti della serotonina nella sanguisuga. In particolare, cAMP inibisce nelle cellule T la Na+/K+ ATPasi determinando una riduzione dell’ampiezza dell’AHP. L’iniezione di cAMP (5 mM) produce un aumento di PS del 75% dell’ampiezza misurata in controllo e una riduzione del 34% dell’AHP. L’effetto di cAMP si esaurisce a 5 minuti dall’iniezione, probabilmente a causa dell’elevata attività fosfodiesterasica riscontrata in H. medicinalis. Sono stati, inoltre, effettuati esperimenti di controllo nei quali è stata iniettata la stessa corrente utilizzata per l’iniezione di cAMP sostituendo, nell’elettrodo, il cAMP con potassio acetato (K-Ac) 4 M. Con K-Ac vengono normalmente riempiti gli elettrodi usati nelle registrazioni intracellulari dalle cellule T. In queste condizioni sperimentali non si sono registrate modificazioni né dell’ampiezza di PS né dell’AHP.
I risultati ottenuti evidenziano che l’inibizione della Na+/K+ ATPasi produce una modulazione sinaptica, in particolare, determina un aumento dell’efficacia sinaptica tra due cellule T. Questo effetto è associato ad una riduzione dell’ampiezza dell’AHP. È quindi probabile che l’attività della Na+/K+ ATPasi possa influenzare le caratteristiche elettriche delle cellule T e, unitamente alle caratteristiche geometriche di questi neuroni, possa determinare un aumento del rilascio di neurotrasmettitore ai terminali presinaptici.