I ricercatori hanno scoperto un insieme di neuroni del tronco encefalico in grado di attenuare il dolore cronico.
Questi neuroni recettoriali Y1 bilanciano il dolore con altri bisogni vitali come la fame e la paura, dimostrando che il cervello può superare la sofferenza quando è in gioco la sopravvivenza. La scoperta potrebbe trasformare il modo in cui il dolore cronico viene compreso e trattato, prendendo di mira i circuiti cerebrali anziché i nervi danneggiati.
Punti chiave
- Negli Stati Uniti circa 50 milioni di persone soffrono di dolore cronico, una condizione nascosta e spesso persistente che può durare anni o addirittura decenni.
- Una nuova collaborazione guidata dal neuroscienziato J. Nicholas Betley ha rivelato che una regione chiave del tronco encefalico contiene un “interruttore di spegnimento” incorporato in grado di bloccare i segnali di dolore in corso prima che si diffondano nel cervello.
- La scoperta potrebbe trasformare il modo in cui i medici comprendono e trattano il dolore cronico. “Se riuscissimo a misurare e, in ultima analisi, a colpire questi neuroni, si aprirebbe una strada completamente nuova per il trattamento“, afferma Betley.
Dolore: il sistema di allarme precoce del corpo
Il dolore, sebbene spiacevole, ha uno scopo essenziale. Il dolore a breve termine agisce come un sistema di allarme immediato che ci protegge dai danni. Quando tocchiamo qualcosa di caldo, il nostro sistema nervoso emette immediatamente un segnale di allarme spingendoci a reagire prima che si verifichino danni maggiori. Il fastidio svanisce, la lesione guarisce e l’esperienza lascia un importante insegnamento su come evitare il pericolo.
Il dolore cronico, d’altra parte, è un segnale diverso, che non si spegne nemmeno dopo la guarigione. Per quasi 50 milioni di americani, questo dolore persistente diventa una condizione a sé stante, che dura anni e spesso resiste alle cure.
“Non è solo una lesione che non guarisce”, afferma il neuroscienziato dell’Università della Pennsylvania J. Nicholas Betley , “è un input cerebrale che è diventato sensibilizzato e iperattivo, e capire come silenziare questo input potrebbe portare a trattamenti migliori“.
Sbloccare i guardiani del dolore nel cervello
In un nuovo studio, Betley e ricercatori dell’Università di Pittsburgh e dello Scripps Research Institute hanno identificato un insieme di cellule cerebrali che svolgono un ruolo centrale nel controllo del dolore cronico. Queste cellule, note come neuroni che esprimono il recettore Y1 (Y1R), si trovano in una parte del tronco encefalico chiamata nucleo parabrachiale laterale (lPBN). Si attivano in stati di dolore di lunga durata, ma elaborano anche altri segnali legati alla fame, alla paura e alla sete. Questa sovrapposizione suggerisce che il cervello può adattare le risposte al dolore quando altre esigenze di sopravvivenza sono più urgenti.
Pubblicati su Nature, i risultati del team offrono nuove speranze per le persone con dolore cronico. Come osserva Betley, “esistono circuiti nel cervello che possono ridurre l’attività dei neuroni che trasmettono il segnale del dolore”.
Monitoraggio del dolore nel cervello
Nell’ambito di una collaborazione con il laboratorio Taylor di Pitt, i ricercatori hanno utilizzato l’imaging del calcio per osservare i neuroni attivarsi in tempo reale in modelli preclinici di dolore acuto e cronico. Hanno scoperto che i neuroni Y1R non si limitavano a una breve attivazione in risposta al dolore acuto, ma continuavano a attivarsi in modo costante anche durante il dolore persistente, un fenomeno che i neuroscienziati chiamano “attività tonica”.
Betley paragona questo fenomeno a un motore lasciato al minimo, dove i segnali di dolore continuano a rombare e ticchettare anche quando i segnali esteriori del dolore sono svaniti. Questa attività persistente potrebbe codificare lo stato di dolore persistente che le persone provano molto tempo dopo un incidente o un intervento chirurgico.
Fame, paura e dolore prevalgono
L’impulso ad analizzare più a fondo questi neuroni è nato da una semplice osservazione fatta da Betley e dal suo team poco dopo il suo ingresso alla Penn nel 2015: la fame può attenuare le risposte al dolore a lungo termine.
“Per esperienza personale, ho capito che quando si ha molta fame si farebbe di tutto per procurarsi del cibo“, racconta. “Quando si trattava di dolore cronico e persistente, la fame sembrava essere più efficace dell’Advil nel ridurre il dolore“.
Il lavoro attuale è iniziato quando Nitsan Goldstein, all’epoca studente laureato nel laboratorio di Betley, ha scoperto che anche altri bisogni urgenti per la sopravvivenza, come la sete e la paura, possono ridurre il dolore persistente. Questa scoperta ha supportato i modelli comportamentali sviluppati in collaborazione con il laboratorio Kennedy dello Scripps, che suggeriscono che il filtraggio degli input sensoriali a livello del nucleo parabrachiale può bloccare il dolore di lunga durata quando sono presenti altri bisogni più acuti.
“Ciò ci ha fatto capire che il cervello deve avere un modo innato di dare priorità alle urgenti esigenze di sopravvivenza rispetto al dolore, e volevamo trovare i neuroni responsabili di questo cambiamento”, afferma Goldstein.
Neuropeptide Y: l’interruttore del dolore integrato nel cervello
Un elemento chiave di questo interruttore è il neuropeptide Y (NPY), una molecola di segnalazione che aiuta il cervello a gestire bisogni contrastanti. Quando la fame o la paura prendono il sopravvento, NPY agisce sui recettori Y1 nel nucleo parabrachiale per attenuare i segnali di dolore in corso.
“È come se il cervello avesse un interruttore incorporato”, spiega Goldstein. “Se stai morendo di fame o stai affrontando un predatore, non puoi permetterti di essere sopraffatto dal dolore persistente. I neuroni attivati da queste altre minacce rilasciano NPY, che a sua volta silenzia il segnale del dolore, lasciando spazio ad altre esigenze di sopravvivenza“.
Un segnale diffuso nel cervello
I ricercatori hanno anche caratterizzato l’identità molecolare e anatomica dei neuroni Y1R nel lPBN. Hanno scoperto che i neuroni Y1R non formavano due popolazioni anatomiche o molecolari ordinate. Questi neuroni erano invece distribuiti in molti altri tipi cellulari.
“È come guardare le auto in un parcheggio“, afferma Betley. “Ci aspettavamo che tutti i neuroni Y1R fossero un gruppo di auto gialle parcheggiate insieme, ma qui i neuroni Y1R sono come vernice gialla distribuita su auto rosse, auto blu e auto verdi. Non sappiamo esattamente perché, ma pensiamo che questa distribuzione a mosaico possa consentire al cervello di smorzare diversi tipi di input dolorosi su più circuiti”.
Verso trattamenti del dolore più intelligenti e personalizzati
Ciò che entusiasma Betley di questa scoperta è l’ulteriore esplorazione del suo potenziale di “utilizzare l’attività neurale Y1 come biomarcatore per il dolore cronico, qualcosa che manca da tempo agli sviluppatori di farmaci e ai medici“, afferma.
“Al momento, i pazienti possono andare da un ortopedico o da un neurologo, e non c’è una lesione evidente. Ma provano comunque dolore“, afferma. “Quello che stiamo dimostrando è che il problema potrebbe non essere nei nervi nel sito della lesione, ma nel circuito cerebrale stesso. Se riusciamo a colpire questi neuroni, si apre una strada completamente nuova per il trattamento”.
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Questa ricerca suggerisce anche che interventi comportamentali come l’esercizio fisico, la meditazione e la terapia cognitivo-comportamentale possono influenzare il modo in cui questi circuiti cerebrali si attivano, proprio come è successo con la fame e la paura in laboratorio.
“Abbiamo dimostrato che questo circuito è flessibile, può essere aumentato o diminuito”, afferma. “Quindi, il futuro non riguarda solo la progettazione di una pillola. Si tratta anche di capire come il comportamento, l’allenamento e lo stile di vita possano cambiare il modo in cui questi neuroni codificano il dolore”.
Fonte: Nature