TEMI DI RICERCA
Nell'ambito delle ricerche intraprese, il modello sperimentale
utilizzato è il ratto albino.Gli ambiti tematici studiati in tali
ricerche sono:
i)
il livello operativo delle regolazioni fisiologiche durante il
ciclo veglia-sonno indagato mediante tecniche neurofisiologiche
e neurochimiche con particolare riguardo agli aspetti vegetativi ed
endocrini che sottendono la termoregolazione, l'osmoregolazione e
la regolazione del metabolismo;
ii)
la struttura del ciclo veglia-sonno e l'andamento delle
variabili vegetative che sono analizzate nell'animale esposto a
modificazioni delle condizioni ambientali (temperatura, luminosità,
suono, disponibilità d'acqua, diete modificate) e/o dopo
somministrazione sistemica e/o locale (attraverso micro-cannule
localizzate in specifiche strutture nervose centrali) di sostanze
di natura endogena o esogena;
iii)
le modificazioni funzionali di specifiche aree encefaliche,
risultanti coinvolte nella regolazione dei processi ipnici e delle
funzioni vegetative ed endocrine, sono studiate a livello
molecolare mediante tecniche neurochimiche e
immunoistochimiche.
TEMI DI RICERCA ESTESI
i)
studio del livello operativo delle regolazioni fisiologiche
durante il ciclo veglia-sonno
Gli aspetti
cellulari delle regolazioni fisiologiche sono studiati utilizzando
tecniche neurofisiologiche classiche di derivazione dell'attività
da fibre nervose. L'indagine sarà avviata dalla periferia
vegetativa determinando l'attività dell'innervazione simpatica del
tessuto adiposo bruno (BAT), che, negli animali adulti di
piccola taglia, determina la termogenesi non da brivido sia
termoregolatoria, sia metabolica. Il BAT è esclusivamente attivato
dal simpatico. L'esecuzione di quest'indagine richiede
l'introduzione di una
particolare procedura tecnica, perché si dovrà effettuare la
registrazione, fin'ora ottenuta nell'animale anestetizzato, durante
il comportamento ipnico spontaneo nell'animale libero di muoversi.
L'attività del BAT e, più in generale, quella termoregolatoria e
metabolica saranno anche studiate attraverso manipolazione delle
strutture centrali coinvolte nella regolazione delle attività
medesime, quali la regione preottica-ipotalamo anteriore (PO-AH) e
il raphe pallidus, mediante microiniezioni di sostanze in grado di
inibire o esaltare la neurotrasmissione locale. Mediante l'utilizzo
di una termocamera digitale a infrarossi sarà anche possibile
studiare la vasomozione periferica.
ii)
studio degli aspetti strutturali e della regolazione del ciclo
veglia-sonno
La
struttura del ciclo veglia-sonno e l'andamento delle variabili
vegetative sono studiate in un laboratorio che consente la
registrazione contemporanea dell'attività elettroencefalografica ed
elettrocardiografica, dell'andamento di temperature centrali e
periferiche e del movimento nell'animale libero di muoversi. Gli
animali sono mantenuti in due ambienti termoregolati , ventilati e
con luminosità regolabile, all'interno di una camera silente. I
segnali, digitalizzati e acquisiti su PC, sono analizzati sia
on-line sia off-line per ottenere la classificazione automatica
delle fasi del ciclo veglia-sonno e l'analisi di frequenza dei
segnali bioelettrici. Le ricerche sono volte: a) allo studio della
regolazione del sonno REM e all'analisi quantitativa della sua
comparsa in condizioni sperimentali che interferiscano con il
normale manifestarsi di questa fase del sonno; b) all'analisi delle
modificazioni della struttura del ciclo veglia-sonno e, in
particolare, della modalità di comparsa del sonno REM durante gli
stadi iniziali di sviluppo di obesità indotta dalla
somministrazione di una dieta iperlipidica. Il primo approccio
prevede due esperimenti in cui si indurranno modificazioni
dell'attività vegetativa e si interferirà con la comparsa del sonno
REM sia mediante esposizione per 48 ore a bassa temperatura
ambientale, sia mediante somministrazione sistemica di un inibitore
reversibile delle monoammino-ossidasi (moclobemide-Roche). Si
valuterà quantitativamente il ripristino della normale funzione
vegetativa e, soprattutto, la relazione tra il sonno REM perduto e
quello recuperato nel periodo di recupero successivo alle
manipolazioni dell'animale (omeostasi del sonno REM). Il secondo
approccio, che si inserisce nel progetto strategico di Ateneo
“Studio della relazione tra modificazioni delle regolazioni
autonome, metaboliche ed endocrine e lo stato comportamentale
ipnico nell'aumento di peso provocato dall'eccesso alimentare”,
prevede lo studio longitudinale delle modificazioni ipniche durante
l'aumento ponderale conseguente alla somministrazione di una dieta
speciale ad alto contenuto lipidico (30%). A questo scopo, saranno
utilizzati e confrontati un ceppo di ratti prono a sviluppare
l'obesità (Diet Induced Obesity) e un ceppo resistente (Diet
Resistant).
iii)
analisi a livello molecolare dell'attività di specifiche
strutture encefaliche coinvolte nella regolazione dei
processi ipnici e delle funzioni vegetative ed endocrine
Per
quanto attiene agli aspetti molecolari, di strutture encefaliche
coinvolte nei processi di regolazione ipnica e vegetativa, si è
osservato che la privazione di sonno REM per esposizione a bassa
Ta, si accompagna alla specifica riduzione della capacità di
accumulo di cAMP nella PO-AH. Quest'area controlla gli aspetti
vegetativi della termoregolazione, funzione che risulta sospesa
durante il sonno REM. Lo studio già intrapreso prevede l'analisi
dell'attività funzionale di un'altra struttura ipotalamica, quale
il nucleo paraventricolare, che nella sua componente magnocellulare
sostiene una diversa regolazione, quale l'osmoregolazione, mediante
il rilascio di vasopressina (VP) e in quella parvocellulare
sostiene la termoregolazione endocrina, mediante il rilascio di
ormone liberante la tireotropina (TRH). Ciò sarà attuato misurando
durante il sonno la liberazione di VP, suscitata dalla
somministrazione di soluzioni ipertoniche e quella di TRH,
suscitata dal raffreddamento locale di PO-AH. Poiché queste
liberazioni dipendono da stimoli specifici agenti su sistemi ben
conosciuti, si otterranno rappresentazioni topografiche di queste
modalità di attivazione mediante la determinazione
immunocitochimica del prodotto proteico dell'Immediate Early Gene
(IEG) cfos (cFos) e della forma attiva del fattore di trascrizione
costitutivo Ca++/cAMP Responsive Element Binding protein (CREB).
Questa analisi sarà applicata anche ai protocolli descritti al
punto ii) per valutare quali aree centrali risultino coinvolte nei
processi che sottendono l'omeostasi del sonno REM.