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Le gap junctions sono contatti specializzati tra cellule eucariotiche, che provvedono alla diretta comunicazione intercellulare ed al passaggio di ioni e piccole molecole.
I canali delle gap junctions sono composti da una famiglia di proteine note con il nome di connessine; in particolare la connessina 36 (Cx36) è ampiamente espressa nel Sistema Nervoso Centrale (SNC).
Recenti studi hanno dimostrato che la mancanza di Cx36 comporta deficits nella sincronizzazione neuronale in alcune aree del cervello come la corteccia e l’ippocampo.
Studi condotti in topi Cx36 knockout (Cx36 KO) hanno dimostrato che nell’ ippocampo, la mancanza di questa proteina, determina una riduzione delle oscillazioni ad alta frequenza (200 Hz) e delle onde gamma (30-80 Hz) che sembrano essere coinvolte in forme di apprendimento.
Inoltre studi condotti in vivo su topi Cx36 KO hanno evidenziato una ridotta capacità di apprendimento a stimoli complessi.
Al fine di investigare la correlazione tra la mancanza di Cx36 ed una ridotta capacità di apprendimento, abbiamo analizzato le eventuali variazioni della trasmissione sinaptica a livello cerebrale.
L’indagine è stata condotta su slices (fettine) di ippocampo di topo ed in particolare è stato studiato il fenomeno del potenziamento a lungo termine (LTP) nei neuroni piramidali del campo CA1, in quanto l’LTP in tali neuroni è considerato un affidabile modello elettrofisiologico in vitro di apprendimento e memoria.
Sono stati usati topi Cx36 KO ottenuti dalla delezione della regione codificante Cx36 sull’esone 2 e topi wild type (WT).
Le slices trasversali (400µm) di ippocampo, ottenute dai due gruppi di topi sono state mantenute a 30°C in una cameretta del tipo ad interfaccia e perfuse, con flusso di circa 3 ml/min, con liquido cefalorachidiano artificiale. I potenziali sinaptici evocati (fEPSPs) in risposta a stimolazione elettrica di diversa intensità (onde quadre di 40 µsec, 10-100 µA a 0.1 Hz) delle fibre collaterali di Schaffer sono stati registrati extracellularmente nelle regioni apicali dendritiche delle cellule piramidali del CA1. Le curve “input/output” (I/O) ottenute misurando la slope (mV/ms) iniziale dei fEPSPs evocati alle diverse intensità sono state utilizzate sia per stimare l’eccitabilità neuronale sia per stabilire l’intensità dello stimolo che evoca un fEPSP con slope del 40-50 % del valore massimo.Tale intensità è stata usata sia per lo stimolo singolo che per la tetanizzazione (100 Hz/1 s) della via afferente.
I risultati ottenuti hanno evidenziato differenze significative nell’andamento delle curve I/O nei due gruppi di slices, suggerendo che l’eccitabilità neuronale è stata modificata dalla mancanza della connessina 36.Inoltre dopo tetanizzazione l’entità del potenziamento post-tetanico (PTP) nelle slices di entrambi i gruppi di animali (WT vs Cx36 KO) ha evidenziato una significativa differenza (184% vs 218%).
Nelle slices ottenute dai topi WT dopo 60 min dalla stimolazione tetanica si ha ancora un significativo aumento del fEPSP (163%), mentre nelle slices ottenute dai topi Cx36 KO, allo stesso tempo, la risposta aveva raggiunto i valori più bassi (124%).
I risultati di questi esperimenti suggeriscono che la mancanza della connessina 36, sebbene non modifichi il potenziamento a breve termine, altera invece lo sviluppo di un potenziamento sinaptico a lungo termine (LTP).
Ulteriori indagini di tipo farmacologico saranno necessarie per determinare i mecanismi coinvolti in questa alterazioni.