La signalisation du recepteur cannabinoïde de type-1 et son role dans la regulation de la dynamique du lactate cerebral chez la souris en libre mouvement [Il recettore cannabinoide di tipo 1 nella modulazione delle dinamiche del lattato cerebrale in topi in libero movimento]
Il cervello è uno degli organi metabolicamente più attivi dell’organismo. Pur rappresentando solo circa il 2% del peso corporeo totale, consuma fino al 20% dell’energia complessiva. Questa energia deriva principalmente dal metabolismo del glucosio, che porta alla produzione sia di ATP che di lattato. Nel sistema nervoso centrale (SNC), gli astrociti costituiscono la principale fonte di lattato, generato prevalentemente attraverso la glicolisi aerobica. I neuroni, al contrario, dipendono in larga misura dalla fosforilazione ossidativa per la produzione di ATP e utilizzano preferenzialmente il lattato come substrato energetico in un processo noto come astrocyte to neuron lactate shuttle (ANLS). Oltre al suo ruolo metabolico, il lattato agisce anche come una molecola di segnalazione chiave, coinvolta nella plasticità neuronale, nella memoria e nella regolazione del comportamento. Tuttavia, i meccanismi che controllano la produzione e il rilascio di lattato nel cervello restano ancora poco chiari. Recenti studi hanno implicato il recettore dei cannabinoidi di tipo 1 (CB1R) nella regolazione del metabolismo astrocitario. L’attivazione persistente dei CB1R mitocondriali (mtCB1R) negli astrociti per 24 ore è stata associata a una riduzione della produzione di lattato. Al contrario, lavori recenti del nostro laboratorio hanno mostrato che una stimolazione transitoria (5 minuti) dei CB1R negli astrociti induce un aumento temporaneo dei livelli di lattato. Sebbene questi effetti siano stati osservati in vitro, l’impatto dell’attivazione dei CB1R sulle dinamiche del lattato cerebrale in vivo non era ancora stato esaminato direttamente. In questa tesi abbiamo affrontato tale questione utilizzando la fiber photometry (FP) e eLACCO2.1, un biosensore fluorescente geneticamente codificato per la rilevazione del lattato extracellulare. Abbiamo messo a punto un protocollo per monitorare le dinamiche del lattato in topi liberi di muoversi e validato la sensibilità del sensore alla somministrazione di lattato esogeno. Gli esperimenti in vivo hanno rivelato che i livelli di lattato sono modulati non solo dall’esposizione ai cannabinoidi, ma anche dallo stato comportamentale, in particolare dall’attività locomotoria. In modo specifico, abbiamo osservato variazioni del lattato dipendenti dalla regione cerebrale durante le fasi di immobilità e dopo la somministrazione di Δ9-THC, suggerendo che l’attivazione dei CB1R modula la tempistica e la dinamica della regolazione del lattato in maniera circuito-dipendente. In parallelo, abbiamo indagato i meccanismi di segnalazione intracellulare alla base della regolazione del lattato mediata dai CB1R in astrociti coltivati, concentrandoci in particolare sul passaggio tra gli effetti transitori e persistenti indotti dalla stimolazione con WIN55. Utilizzando l’inibitore ad ampio spettro della PKC, Go 6983, abbiamo scoperto che l’attività della PKC è necessaria sia per l’aumento transitorio del lattato sia per la successiva riduzione indotta dall’attivazione dei CB1R. Il blocco della PKC ha abolito entrambi gli effetti, indicando che essa funge da interruttore molecolare critico all’interno dell’asse di segnalazione CB1R-lattato. È interessante notare che, in presenza di inibizione della PKC e contemporanea attivazione dei CB1R, si è osservata un’accumulazione progressiva di lattato. Gli esperimenti di controllo con la sola inibizione della PKC non hanno mostrato variazioni dei livelli basali di lattato, sebbene limitazioni tecniche abbiano impedito una quantificazione completa. Complessivamente, questi risultati stabiliscono un nuovo metodo in vivo per lo studio delle dinamiche del lattato in animali liberi di muoversi, dimostrano che il Δ9-THC altera le dinamiche del lattato cerebrale specificamente durante le fasi di immobilità, suggerendo che la segnalazione mediata dai CB1R rimodella le risposte neurometaboliche in relazione allo stato comportamentale e alla regione cerebrale, e rivelano inoltre un ruolo precedentemente non completamente caratterizzato della PKC nella regolazione metabolica degli astrociti. Questo lavoro approfondisce la comprensione delle complesse interazioni tra la segnalazione cannabinoide, la funzione astrocitaria e il comportamento, ponendo le basi per futuri studi sulle conseguenze neurometaboliche dell’attività dei CB1R.
Astrocyte, Lactate, Cannabinoid type-1 receptor, Fiber photometry, Astrociti, Lattato, Recettore cannabinoide tipo 1
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