Il legame tra la salute delle ossa e il cervello
Studi recenti mostrano come il cervello influisce sulla salute delle ossa attraverso il sistema nervoso simpatico.
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Studi recenti hanno dimostrato che il Sistema Nervoso Simpatico (SNS) gioca un ruolo nella salute delle ossa. Quando il SNS è più attivo, può portare a perdita ossea riducendo la formazione di nuova osso mentre aumenta il degrado di quello esistente. Questa connessione è stata studiata usando topi speciali che mancano di un ormone chiamato Leptina, noto per influenzare la massa ossea. A quanto pare, gli effetti della leptina sulle ossa sono controllati da cellule cerebrali specifiche che rispondono al glucosio e comunicano con il SNS.
Le ossa e i tessuti circostanti hanno una rete ricca di nervi simpatici. Gli scienziati hanno usato alcuni marcatori per identificare questi nervi nel periostio (lo strato esterno dell'osso) e nel midollo osseo. Tuttavia, c'è ancora molto da imparare su come il SNS sia distribuito in tutto il corpo e come si connette al cervello.
Mappare i Percorsi del SNS
Per capire meglio i percorsi tra il cervello e le ossa, i ricercatori hanno usato una tecnica che traccia segnali virali nel sistema nervoso. Un ceppo specifico di virus può viaggiare lungo questi nervi, permettendo così agli scienziati di vedere quali aree del cervello sono collegate alle ossa.
In uno studio, i ricercatori hanno iniettato questo virus nelle ossa dei topi per vedere come si spostava verso il cervello. Dopo alcuni giorni, hanno esaminato i cervelli per trovare quali aree cerebrali erano "infettate" dal virus, rivelando connessioni tra i nervi nelle ossa e regioni specifiche del cervello.
Durante la ricerca, gli scienziati hanno garantito il rispetto delle procedure per mantenere la salute e la sicurezza degli animali coinvolti. Hanno iniettato il virus in parti specifiche dell'osso, assicurandosi che fosse raccolto dai nervi simpatici che innervano l'area.
Osservazione dell'Attività Neuronale
Dopo le iniezioni, i ricercatori hanno esaminato varie sezioni del cervello per identificare quali neuroni erano stati attivati dal virus. Hanno trovato numerose aree del cervello con questi neuroni attivati, suggerendo una rete diffusa che collega la salute delle ossa con la funzione cerebrale.
È stato scoperto che l'Ipotalamo aveva il maggior numero di neuroni attivati collegati ai tessuti ossei. Anche altre regioni hanno contribuito, comprese parti del mesencefalo, del rombencefalo, del prosencefalo, della corteccia cerebrale e del talamo. All'interno di queste aree, alcuni nuclei erano particolarmente degni di nota per avere un alto numero di neuroni attivati, indicando il loro coinvolgimento nella regolazione della salute ossea.
Curiosamente, alcune aree cerebrali sembravano contribuire di più al controllo delle ossa rispetto ad altre, suggerendo che potrebbero esistere percorsi specifici dedicati a questo compito.
Indagare l'Interazione tra Ossa e Corpo
I risultati precedenti suggeriscono che il cervello controlla il rimodellamento osseo e la massa ossea complessiva attraverso percorsi interconnessi del sistema nervoso. Ad esempio, la leptina, un ormone che aiuta a regolare il peso corporeo, sembra interagire con questi percorsi per controllare la salute ossea. Questo ha senso, poiché il cervello riceve e processa costantemente informazioni da varie parti del corpo, comprese le cellule adipose.
Utilizzando metodi avanzati per tracciare i segnali nel sistema nervoso, i ricercatori hanno prodotto una mappa piuttosto chiara delle aree cerebrali che comunicano con le ossa. Questo aiuta a capire come il corpo regola la densità ossea e potrebbe fornire spunti su come trattare malattie delle ossa.
Sistema Nervoso Simpatico e le Sue Funzioni
Il sistema nervoso simpatico fa parte del sistema di risposta automatica del corpo, che può influenzare numerose funzioni corporee, compreso come il corpo gestisce lo stress, l'uso di energia e il metabolismo. Non è coinvolto solo nella salute delle ossa, ma regola anche la risposta del corpo al dolore.
Ad esempio, la sostanza grigia periacqueduttale (PAG), una regione del cervello, è nota per aiutare a gestire il dolore. Comunica con altre aree per modulare la percezione e la risposta al dolore. Se questa regione è collegata alla salute ossea, potrebbe influenzare come il corpo percepisce il dolore legato a condizioni ossee.
Scoperte Recenti sul Dolore Osseo
I ricercatori hanno osservato che specifiche regioni cerebrali, come l'ipotalamo, inviano segnali relativi alla salute ossea. Hanno scoperto che due aree principali-il nucleo paraventricolare e l'ipotalamo laterale-sono cruciali per inviare segnali alle ossa.
Il nucleo paraventricolare ospita nervi importanti che dirigono segnali verso le ossa, mentre l'ipotalamo laterale potrebbe giocare un ruolo nella regolazione del femore (un osso principale della gamba). Altre aree del cervello potrebbero anche interagire con questi percorsi in modi che non sono ancora completamente compresi.
Implicazioni per la Ricerca Futuro
Queste scoperte indicano un intricato sistema di comunicazione tra il cervello e le ossa. Comprendere queste connessioni può portare a metodi di trattamento migliori per condizioni che colpiscono la salute ossea, come l'osteoporosi.
Inoltre, le intuizioni su come il SNS regola la massa ossea e il dolore potrebbero offrire nuovi modi per gestire il dolore associato a disturbi ossei. Poiché il cervello comunica attraverso percorsi nervosi sovrapposti, potrebbero esistere modi per mirare a regioni specifiche per aiutare a trattare il dolore o migliorare la salute ossea.
Riepilogo dei Risultati
In generale, questo corpo di ricerca evidenzia l'importanza della connessione cervello-osso attraverso il sistema nervoso simpatico. Esiste una rete di aree cerebrali attivamente coinvolte nell'invio di segnali che influenzano la salute ossea e la percezione del dolore.
I futuri studi dovrebbero mirare a chiarire ulteriormente questi percorsi e come influenzano la salute, portando a nuove strategie per prevenire o trattare condizioni legate alle ossa. Man mano che i ricercatori continuano a costruire su queste scoperte, l'obiettivo è creare trattamenti efficaci che sfruttino questa relazione complessa tra il cervello e le ossa, migliorando la comprensione su come mantenere ossa sane per tutta la vita.
Titolo: An Atlas of Brain-Bone Sympathetic Neural Circuits
Estratto: There is clear evidence that the sympathetic nervous system (SNS) mediates bone metabolism. Histological studies show abundant SNS innervation of the periosteum and bone marrow--these nerves consist of noradrenergic fibers that immunostain for tyrosine hydroxylase, dopamine beta hydroxylase, or neuropeptide Y. Nonetheless, the brain sites that send efferent SNS outflow to bone have not yet been characterized. Using pseudorabies (PRV) viral transneuronal tracing, we report, for the first time, the identification of central SNS outflow sites that innervate bone. We find that the central SNS outflow to bone originates from 87 brain nuclei, sub-nuclei and regions of six brain divisions, namely the midbrain and pons, hypothalamus, hindbrain medulla, forebrain, cerebral cortex, and thalamus. We also find that certain sites, such as the raphe magnus (RMg) of the medulla and periaqueductal gray (PAG) of the midbrain, display greater degrees of PRV152 infection, suggesting that there is considerable site-specific variation in the levels of central SNS outflow to bone. This comprehensive compendium illustrating the central coding and control of SNS efferent signals to bone should allow for a greater understanding of the neural regulation of bone metabolism, and importantly and of clinical relevance, mechanisms for central bone pain.
Autori: Mone Zaidi, V. Ryu, A. A. Gumerova, R. Witztum, F. Korkmaz, H. Kannangara, O. Moldavski, O. Barak, D. Lizneva, K. A. Goosens, S. Stanley, S.-M. Kim, T. Yuen
Ultimo aggiornamento: 2024-02-08 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.07.579382
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.07.579382.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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