Frontiers in Cellular Neuroscience

Introduzione

La serotonina (5-HT) è un mediatore chimico, sintetizzato dal triptofano, che è stato mantenuto nel corso dell’evoluzione. Nei mammiferi, oltre al suo ruolo di neurotrasmettitore, la 5-HT è stata descritta come un regolatore della connettività neuronale durante lo sviluppo, modulando la migrazione cellulare e la citoarchitettura (Lauder, 1993). Infatti, livelli anormali di 5-HT risultano in morfologia aberrante e cablaggio del sistema nervoso nei mammiferi (per la revisione vedi Gaspar et al., 2003). Le alterazioni dei circuiti neurali osservate negli adulti possono essere legate a disfunzioni nelle azioni e/o nei livelli di 5-HT durante le fasi chiave dello sviluppo, che possono predisporre individui giovani e adulti a varie malattie mentali (Hornung, 2003). Così, un certo numero di fattori che possono modificare i livelli di 5-HT durante la gravidanza può alterare lo sviluppo del cervello: cambiamenti nella nutrizione che interessano la disponibilità di triptofano (Serfaty et al., 2008), sfide a fattori di stress (Papaioannou et al., 2002), infezioni (Winter et al., 2009) e farmaci antidepressivi che agiscono come inibitori della ricaptazione della serotonina (SSRI; Xu et al., 2004).

I recettori della serotonina sono stati classificati come 5-HT1A-F, 5-HT2A-C; 5-HT3, 5-HT4, 5-HT5, 5-HT6 e 5-HT7. A differenza del recettore 5-HT3 che è ionotropo (Mattson et al., 2004), gli altri recettori sono accoppiati a diverse proteine G (Albert e Tiberi, 2001). Data la diversità dei recettori 5-HT, è stato difficile definire il loro ruolo preciso sullo sviluppo del cervello, sia individualmente che in combinazione con altri recettori. Tuttavia, gli studi immunoistochimici mostrano che questi recettori sono espressi precocemente durante lo sviluppo embrionale e sono dinamicamente regolati postnatalmente, suggerendo un ruolo fondamentale durante lo sviluppo del cervello (Gaspar et al., 2003). Nel presente articolo, passeremo in rassegna la letteratura esistente sulla segnalazione mediata dal recettore 5-HT1A (5-HT1AR) nei neuroni, principalmente nell’area cerebrale dell’ippocampo. È importante sottolineare che molte delle vie di segnalazione associate al 5-HT1AR sono state derivate da studi in cellule non neuronali, rivelando l’importante contributo di questa revisione nel campo delle neuroscienze.

Distribuzione del 5-HT1AR nell’ippocampo durante lo sviluppo e l’età adulta

La trascrizione del 5-HT1AR viene rilevata nel cervello fetale dei roditori allo stadio E12, raggiunge un livello massimo a E15 e poi riduce progressivamente la sua espressione a bassi livelli prima della nascita (E20; Hillion et al, 1993). L’espressione del 5-HT1AR coincide con la migrazione dei giovani neuroni al loro strato neuronale appropriato durante lo sviluppo embrionale (Patel e Zhou, 2005). Nell’ippocampo, i neuroni iniziano ad esprimere il 5-HT1AR intorno a E16; appena 1-2 giorni dopo la mitosi compiuta e prima della migrazione allo strato laminare (Patel e Zhou, 2005). Nell’ippocampo in via di sviluppo a E18, questo recettore è rilevato negli interneuroni situati nello strato radiatum e nello strato oriens (Patel e Zhou, 2005). Inoltre, il 5-HT1AR viene rilevato anche nel soma e nei neuriti emergenti dei giovani neuroni, che hanno appena raggiunto lo strato piramidale (Patel e Zhou, 2005). Abbiamo recentemente rilevato 5-HT1AR mRNA e proteine a 2 e 3 giorni in vitro (DIV) in colture primarie ippocampali ottenute da feti E18 (Rojas et al., 2014). Inoltre, durante lo sviluppo postnatale, il 5-HT1AR è ridistribuito dal soma ai dendriti basali e apicali; un fenomeno osservato in entrambi i neuroni piramidali e granulari dell’ippocampo (Patel e Zhou, 2005). È interessante notare che nei neuroni cerebrali, il fattore di interazione Ypt1p omologo B (Yif1B) è stato identificato come una proteina di impalcatura legata alla membrana vescicolare che interagisce direttamente con il dominio C-terminale del 5-HT1AR di ratto per mediare il traffico intracellulare di questo recettore verso i dendriti (Carrel et al., 2008). Inoltre, la distribuzione somato-dendritica del 5-HT1AR rilevata precocemente nell’ippocampo prevale negli animali adulti, mostrando anche una localizzazione alle spine dendritiche (Riad et al., 2000). Inoltre, la ridistribuzione somatico-dendritica di questo recettore può essere associata alle azioni differenziali della 5-HT; cioè, nel soma, l’attivazione del recettore può essere associata alla regolazione della crescita cellulare controllando l’espressione genica e l’eccitabilità neuronale; ma nei dendriti, questo recettore può regolare la morfologia neuronale (Patel e Zhou, 2005). Negli animali adulti, è interessante notare che il 5-HT1AR è rilevato nello strato subgranulare del giro dentato e la sua attivazione aumenta la proliferazione dei precursori delle cellule di granulo in quest’area ippocampale (Gould, 1999).

L’attivazione di 5-HT1AR modula l’eccitabilità neuronale e la reattività ai neurotrasmettitori

In entrambi i neuroni e nel tessuto cerebrale, sono state descritte alcune cascate di trasduzione del segnale associate all’attività dei recettori 5-HT. Le fibre serotoninergiche si diffondono diffusamente nel cervello e spesso mancano di contatti sinaptici diretti; tuttavia il rilascio di 5-HT può svolgere un ruolo importante nella regolazione fine della comunicazione neuronale nell’ippocampo (Vizi e Kiss, 1998). L’attività del 5-HT1AR permette un effetto modulatore modificando l’accensione dei neuroni. Studi elettrofisiologici hanno dimostrato che la stimolazione del 5-HT1AR nei neuroni serotoninergici dei nuclei raphe (autorecettore) induce un’iperpolarizzazione cellulare e una riduzione del rilascio di 5-HT (Polter e Li, 2010). Inoltre, l’attivazione del 5-HT1AR esercita effetti iperpolarizzanti nei neuroni ippocampali (Dong et al., 1997; Salgado-Commissariato e Alkadhi, 1997; Tokarski et al., 2002; Tada et al., 2004). Tuttavia, nell’ippocampo ventrale, l’attività 5-HT1AR produce una risposta eccitatoria indiretta attraverso l’inibizione dell’attività degli interneuroni GABAergici indotta dall’iperpolarizzazione (Schmitz et al., 1995b).

D’altra parte, la trasmissione mediata dal recettore del glutammato tra i neuroni piramidali CA3 e CA1 può essere depressa dall’attività 5-HT1AR (Costa et al., 2012). Il cambiamento della polarità cellulare mediato dal 5-HT1AR avviene tramite l’attivazione di Gαi/o e il successivo rilascio del complesso βγ, che innesca il gating dei canali del potassio rettificanti verso l’interno (GIRK; Figura 1). È interessante notare che, in contrasto con la desensibilizzazione degli autorecettori 5-HT1A (Riad et al., 2001), l’attivazione persistente dei 5-HT1AR accoppiati a GIRK nell’ippocampo non promuove la sua internalizzazione (Dong et al., 1998). In base a queste prove, sembra che la desensibilizzazione dei 5-HT1AR dipenda dal tipo di cellule in cui i recettori sono espressi. Inoltre, è stato descritto che i 5-HT1AR potrebbero ridurre la trasmissione eccitatoria nell’area ippocampale CA1 di ratto attraverso un meccanismo presinaptico putativo che riduce l’entrata di Ca2+ e il rilascio di glutammato (Schmitz et al., 1995a).

L’attivazione del recettore 5-HT1A media effetti opposti sull’attività dell’adenilato ciclasi in cellule non neuronali e neuronali

L’uso di tecniche di trasfezione del 5-HT1AR umano in diverse linee cellulari ha permesso di capire meglio l’associazione di questo recettore con specifici trasduttori della proteina G e le relative vie di segnalazione. Nella linea cellulare HEK293, l’attivazione del 5-HT1AR attiva Gαi/o, portando a una riduzione dei livelli di cAMP attraverso l’inibizione dell’adenilciclasi (AC) di tipo I (Albert et al., 1999; Figura 2). Tuttavia, quando le cellule HEK293 sono state co-trasfettate con il 5-HT1AR insieme all’AC tipo II, l’agonista (8OH-DPAT) ha aumentato i livelli di cAMP, un effetto mediato dal complesso Gβγ, che stimola l’attività dell’enzima (Albert et al., 1999). Effetti simili sono stati osservati in esperimenti di co-trasfezione con linee cellulari pituitarie (Liu et al., 1999). È interessante notare che la co-trasfezione con AC tipo II e Gαi2, ma non Gαi1, Gαi3 o Gαo, ha portato a un aumento indipendente dall’agonista dei livelli di cAMP al basale, suggerendo che l’isoforma Gαi2 promuove l’attivazione costitutiva del recettore (Albert et al., 1999). Al contrario, la presenza sia di Gαi2 che di Gαi3 provoca una riduzione dei livelli di cAMP, suggerendo che l’azione di Gαi3 predomina su quella di Gαi2 (Liu et al., 1999; Figura 2).

Esperimenti di microdialisi in vivo hanno dimostrato che la somministrazione sistemica di 8OH-DPAT, un agonista che mostra alta affinità per 5-HT1AR (0,65 nM) rispetto a 5-HT7R (35 nM; Sprouse et al, 2004), aumenta l’efflusso di cAMP nell’ippocampo ventrale (Cadogan et al., 1994). L’interpretazione di questo studio in vivo è molto complessa perché la somministrazione sistemica di 8OH-DPAT può coinvolgere la partecipazione di 5-HT1AR situati nei neuroni serotoninergici del nucleo del rafe (autorecettori), che possono diminuire la liberazione di 5-HT in aree mirate. Così, una riduzione dell’attività del 5-HT1AR in diverse strutture, tra cui l’ippocampo, può verificarsi associata a un ridotto accoppiamento αi a AC tipo I, con il conseguente miglioramento del cAMP effux (Figura 1). D’altra parte, è probabile che l’8OH-DPAT non coinvolga solo il 5-HT1AR, ma anche il 5-HT7R, che attiva l’AC (Ruat et al., 1993). Tuttavia, lo studio di Cadogan et al. (1994) ha anche dimostrato che l’efflusso di cAMP indotto da 8OH-DPAT è bloccato dal pre-trattamento con WAY-100135, un antagonista con alta selettività per il 5-HT1AR (IC50 = 15 nM) rispetto ai recettori 5-HT1B, 1C, α1 e α2 adrenocettori e D2 (IC50 > 1000 nM; Fletcher et al., 1993). D’altra parte, alcune determinazioni dirette dell’attività del 5-HT1AR sono state condotte in membrane ippocampali di mammiferi, cavia e ratto. Questi studi hanno rivelato che 5-HT e 8OH-DPAT stimolano la produzione di cAMP, anche se quest’ultimo composto ha mostrato un’efficacia ridotta, suggerendo il contributo di altri recettori come il 5HT7R (De Vivo e Maayani, 1986). Al contrario, lo stesso studio ha dimostrato che l’8OH-DPAT riduce la produzione di cAMP stimolata dalla forskolina attraverso un recettore con caratteristiche farmacologiche del 5-HT1AR (De Vivo e Maayani, 1986). Inoltre, l’esposizione prolungata di neuroni ippocampali coltivati a 8OH-DPAT non ha influenzato significativamente l’inibizione della produzione di cAMP indotta da 5-HT1AR, indicando che questo recettore non si desensibilizza in questo modello (Varrault et al, 1991).

Secondo le evidenze discusse, la via di segnalazione associata al 5-HT1AR è probabilmente determinata dalla precisa isoforma Gα esistente nelle cellule, anche se la presenza di altri trasduttori della proteina G può reindirizzare la trasduzione del segnale ad altre vie esistenti. Inoltre, considerando che l’AC tipo II è altamente espresso nel soma e nei dendriti dei neuroni ippocampali (Baker et al., 1999), è possibile che in aree ristrette dell’ippocampo, il 5-HT1AR attivi l’AC tipo II attraverso il complesso Gβγ (Figura 1), similmente alla cellula HEK trasfettata (Figura 2).

L’attivazione del 5-HT1AR e delle MAPK avviene attraverso percorsi intricati in modelli di cellule non neuronali

Studi in cellule di ovaio di criceto cinese (CHO) trasfettate con il 5-HT1AR umano hanno dimostrato che la stimolazione con 5-HT e l’agonista 5-HT1AR, 8OH-DPAT, promuove la fosforilazione di ERK (Cowen et al, 1996; Hsiung et al., 2005). È stato dimostrato che questa risposta è stata bloccata dalla tossina pertussis e quindi ha confermato la partecipazione di Gαi e Gαo (Cowen et al., 1996; Garnovskaya et al., 1996; Hsiung et al., 2005). L’attivazione MAPK mediata da 5-HT1A nelle cellule CHO è bloccata da specifici antagonisti 5-HT1AR (Cowen et al., 1996; Errico et al., 2001) o da mutanti dominanti negativi di GRK, β-arrestina e dinamina; proteine coinvolte nell’endocitosi recettoriale indotta dall’agonista (Della Rocca et al., 1999). Inoltre, in CHO-1A-27, l’aumento dei livelli di fosfo-ERK1/2 indotto dalla 5-HT è impedito dall’aggiunta di un chelante del calcio intracellulare (BAPTA) e dalla fenotiazina, un inibitore della calmodulina (CaM), rivelando la partecipazione del Ca2+/CaM (Della Rocca et al., 1999; Figura 2). Inoltre, l’attivazione di ERK1/2 è sensibile all’inibizione delle chinasi di tipo Src (Garnovskaya et al., 1998). Nelle cellule CHO, l’attivazione di ERK mediata da 5-HT1AR coinvolge la subunità βγ come trasduttori (Garnovskaya et al., 1996). Il rilascio di subunità βγ indotto dall’attività del 5-HT1AR innesca la formazione di un complesso multimolecolare, tra cui Grb2, p46Shc, p52Shc, che è richiesto per l’attivazione del fattore di scambio Son-of-sevenless (SOS), che a sua volta attiva la via Ras/Raf/MEK (Garnovskaya et al., 1996; Figura 2). Allo stesso modo, l’inibizione di CaM riduce l’attività sia della tirosin-chinasi Src che della piccola GTP-asi Ras, ma non della chinasi Raf e della protein-chinasi attivata da un mitogeno (MEK; Della Rocca et al., 1999). Queste evidenze suggeriscono che il complesso Ca2+/CaM è richiesto a valle dell’attivazione di Ras, ma a monte dell’attivazione di Raf e MEK (Della Rocca et al., 1999; Figura 2). È stato stabilito che il terzo anello del 5-HT1AR contiene due siti di legame per CaM (Turner et al., 2004); interazione che, in cellule HEK293, media l’endocitosi clatrina-mediata indotta da CaM del 5-HT1AR, un passo nell’attivazione di MEK e ERK (Della Rocca et al., 1999; Figura 2). Quindi, il meccanismo con cui il 5-HT1AR attiva la via RAS-MAPK attraverso Gβγ è ancora incerto; sembra coinvolgere il reclutamento di GRK per fosforilare il recettore, e sia l’internalizzazione mediata dalla β-arrestina che l’attivazione delle chinasi Src-like all’internalizzazione del recettore.

Nelle cellule CHO, l’attivazione di ERK indotta da 5-HT1AR coinvolge la partecipazione della fosfolipasi C specifica per la fosfatidilcolina (PC-PLC) e della fosfoinositide-3-chinasi (PI3K; Cowen et al, 1996; Garnovskaya et al., 1996, 1998; Hsiung et al., 2005). In questo stesso tipo di cellule, gli studi hanno indicato che gli agonisti 5-HT1AR impediscono l’attivazione della caspasi-3 indotta dalla privazione di siero, fenomeno associato all’attivazione delle vie PI3K-PKB (Akt) e ERK (Hsiung et al., 2005; Figura 2). Inoltre, questo stesso studio ha mostrato che l’attività di PI3K-Akt promuove la degradazione di IKBα, una proteina che inibisce l’attività trascrizionale del fattore nucleare κB (NF-κB) attraverso la sua ritenzione nel citosol, con la successiva traslocazione di NF-κB nel nucleo (Hsiung et al., 2005; Figura 2).

5-HT1AR e il coinvolgimento di MAPK nelle cellule neuronali: Possibile implicazione nella morfologia neuronale

Studi eseguiti nella linea cellulare ippocampale immortalizzata HN2-5, che sovraesprime il 5-HT1AR, hanno indicato che la stimolazione con 8OH-DPAT aumenta lentamente la fosforilazione di ERK, attraverso un meccanismo che coinvolge la proteina Gαi/o e l’attivazione PI3K (Adayev et al., 1999; Figura 1). Inoltre, nelle cellule HN2-5 il 5-HT1AR attiva PLCβ e aumenta i livelli di Ca2+, portando all’attivazione di PKCα e ERK e all’inibizione dell’attivazione della caspasi-3 e dell’apoptosi (Adayev et al, 1999, 2003; Figura 1).

L’attivazione di ERK1/2 e le vie di segnalazione PI3K/PKB non solo regolano la differenziazione neuronale e la sopravvivenza, ma controllano anche la crescita e la ramificazione dei neuriti modulando la riorganizzazione del citoscheletro (Kim e altri, 2004; Jaworski e altri, 2005; Kumar e altri, 2005). Alcuni studi hanno dimostrato che la deplezione di 5-HT nel primo periodo postnatale (P3) causa una riduzione della lunghezza dei dendriti e della densità delle spine dei neuroni del granulo dell’ippocampo e questi effetti sono prevenuti dalla somministrazione di un agonista 5-HT1AR (Yan et al., 1997). In linea con questi risultati, la stimolazione del 5-HT1AR ippocampale in colture organotipiche di ippocampi di topi nel periodo postnatale (P15) – che coincide con il picco della sinaptogenesi – aumenta la densità delle spine dendritiche e la formazione di sinapsi attraverso l’attivazione sequenziale di ERK1/2 e PKC (Mogha et al., 2012); tuttavia, il meccanismo preciso non è stato caratterizzato. Studi in vitro hanno indicato che l’attivazione del 5-HT1AR induce un aumento del numero e della lunghezza dei neuriti nel neuroblastoma del topo (Fricker et al., 2005). Il nostro studio recentemente pubblicato utilizzando colture primarie di ippocampo di ratto ha dimostrato che la stimolazione del 5-HT1AR a 2 DIV promuove la crescita di neuriti secondari (Rojas et al., 2014). I meccanismi molecolari alla base della regolazione della crescita dei neuriti mediata dal 5-HT1AR rimangono da chiarire.

Inoltre, il blocco farmacologico in vivo del 5-HT1AR con WAY-100635 durante 3-5 settimane di sviluppo postnatale, aumenta significativamente i punti di diramazione dell’albero dendritico apicale nei neuroni CA1 (Ferreira et al., 2010). Inoltre, in una cultura primaria di ippocampo di topo (5 DIV), la stimolazione con 5-HT è stata descritta per promuovere la depolimerizzazione dell’actina filamentosa nella crescita del cono, un effetto osservato nei topi WT, ma non nei topi KO per 5-HT1AR (Ferreira et al., 2010). Pertanto, è stato suggerito che 5-HT1AR regola la dinamica dell’actina e limita la crescita dendritica e quindi, modula la connettività neuronale durante un certo periodo di sviluppo (Ferreira et al., 2010). Considerando l’evidenza nel suo complesso, 5HT1AR promuove la formazione di sinapsi ma limita l’arborizzazione dei dendriti.

Attivazione del 5-HT1AR in cellule non neuronali e neuronali e la sua relazione con la via PI3K-AKT-GSK-3β

La somministrazione sistemica di 8OH-DPAT nei topi aumenta la fosforilazione a Thr308 e in misura minore, Ser473 di Akt nell’ippocampo (Polter et al, 2012). Questi cambiamenti sono stati correlati con un aumento della fosforilazione inattivante di GSK-3β (9Ser; Leemhuis et al., 2004; Polter e Li, 2011), effetti che sono attenuati dall’antagonista specifico 5-HT1AR, WAY-100635. L’interpretazione degli studi in vivo è complicata perché la somministrazione sistemica può coinvolgere sia l’attivazione di autorecettori situati sui neuroni serotoninergici nel nucleo del raphe, o eterorecettori in altre strutture diverse da quella dell’ippocampo. Pertanto, è possibile che i cambiamenti nella fosforilazione di GSK-3β siano il prodotto del contributo degli effetti indiretti dei recettori 5-HT situati in diverse aree del cervello. È interessante notare che l’attività di GSK-3β regola l’attività di diverse proteine associate al microtubulo (MAPs) e durante lo sviluppo, può dirigere la crescita e la guida degli assoni, un processo che richiede la dinamica dei microtubuli (Garrido et al., 2007). Il legame causale tra l’attivazione del 5-HT1AR e la fosforilazione di Akt e GSK-3β non è stato pienamente documentato nei neuroni in coltura. In neuroni ippocampali di 5-7 DIV, 5CT, 8OH-DPAT e 5-HT aumentano la fosforilazione di Akt a Ser473 (Cowen et al., 2005). Inoltre, in una cultura ippocampale più matura (17 DIV), la stimolazione con 5-HT o 8OH-DPAT aumenta la fosforilazione di Akt a Ser473, e aumenta fosfo-GSK3β (Chen et al., 2007). È interessante notare che il 5-HT1AR è stato segnalato per promuovere il movimento mitocondriale negli assoni dei neuroni ippocampali a 17 DIV, e questo effetto è mediato dall’inibizione di GSK-3β promosso da Akt (Chen et al, 2007; Figura 1).

Anche se le evidenze precedenti indicano una relazione tra l’attivazione del 5-HT1AR e la fosforilazione di Akt, non è ancora chiaro se questo dipende dall’attività di PI3K in modo simile a quello descritto nelle cellule CHO (Hsiung et al., 2005; Figura 2). Tuttavia, nel tessuto ippocampale, il 5-HT1AR trasduce attraverso Gαi/0 e quindi, è probabile che il complesso βγ non solo regola l’attività neuronale attraverso GIRK, ma attiva anche PI3K, stimolando la fosforilazione di Akt, come è stato dimostrato in linee cellulari non neuronali. Sarà importante determinare nelle colture neuronali la relazione causale tra PI3K e l’attivazione di Akt, e i suoi effettori a valle, secondo la particolare distribuzione del 5-HT1AR nei neuroni. Inoltre, in colture primarie corticali di ratto, è stato riportato che l’attivazione del 5-HT1AR promuove una destabilizzazione dei microtubuli, riducendo il trasporto di vescicole che contengono le subunità NR2B del recettore NMDA ai dendriti e quindi, riducendo la conduttanza del canale (Yuen et al., 2005). Queste evidenze indicano che il 5-HT1AR può regolare la riorganizzazione dei microtubuli e il traffico degli organelli e dei recettori.

5-HT1AR forma complessi con GPCRs: Un meccanismo per modulare la sua segnalazione

Diversi rapporti hanno descritto che una grande varietà di GPCR espressi in sistemi cellulari ricombinanti possono formare omodimeri ed eterodimeri. Alcune evidenze suggeriscono che le specie dimer/oligomero di GPCR possono differire in diversi aspetti con i recettori non associati, tra cui l’affinità di legame del ligando e il profilo farmacologico, l’accoppiamento G-proteina, il traffico del recettore e la desensibilizzazione (Milligan, 2007). È stato descritto che il 5-HT1AR forma costitutivamente omodimeri in cellule HEK 293 trasfettate; tuttavia l’agonista favorisce l’interazione dei monomeri, mentre la presenza dell’antagonista riduce la formazione dei dimeri (Łukasiewicz et al., 2007). È interessante notare che il 5HT1AR può anche formare eterodimeri con diversi GPCR, creando nuove specie di recettori che possono mostrare un comportamento diverso rispetto ai recettori individuali. Per esempio, la stimolazione di cellule che esprimono o 5-HT1AR o recettori mu-opioidi con agonisti specifici innesca in entrambi i casi, l’attivazione di MAPK, cascata che desensibilizza dopo 30 minuti di stimolazione. Tuttavia, quando entrambi i recettori sono co-espressi, l’attivazione di un recettore nell’eterodimero 5-HT1AR/μ-opioide inibisce l’attivazione MAPK dell’altro recettore (Cussac et al., 2012). D’altra parte, studi biochimici realizzati in cellule di neuroblastoma N1E-115 hanno rivelato che il 5-HT1AR forma dimeri e omo-oligomeri, essendo i dimeri la specie prevalente alla membrana plasmatica (Kobe et al., 2008; Woehler et al., 2009). Inoltre, la cinetica della dissociazione dei dimeri 5-HT1AR o l’associazione in omo-oligomeri di alto ordine non è influenzata dal legame con il ligando (Kobe et al., 2008). Per esempio, la formazione specifica di eterodimeri 5-HT1AR-5-HT7R è stata evidenziata da approcci di co-immunoprecipitazione e trasferimento di energia di risonanza Forster (FRET) in cellule N1E-115 trasfettate con recettori marcati (Renner et al., 2012). Inoltre, questo studio ha indicato che quando entrambi i recettori sono espressi in livelli simili, la formazione di specie 5-HT1AR-5-HT7R è favorita rispetto all’omodimero 5-HT1AR-5-HT1AR (Renner et al., 2012). Analisi funzionali utilizzando l’espressione della proteina ricombinante in ovociti di Xenopus hanno mostrato che la co-espressione di 5HT1AR e 5HT7R diminuisce l’attivazione mediata da 5-HT1AR dell’attività dei canali Gαi e GIRK, senza influenzare l’attivazione mediata da 5-HT7R di Gs (Renner et al., 2012). Questo studio ha anche dimostrato che entrambi i recettori sono espressi endogenamente nei neuroni ippocampali in coltura e che dopo il knock-down di 5-HT7R con siRNA, l’attività GIRK è ridotta da un agonista 5-HT1AR (Renner et al., 2012). Questa evidenza, insieme alla co-immunoprecipitazione di entrambi i recettori nei lisati cerebrali (Renner et al., 2012), suggerisce una regolazione negativa della segnalazione 5-HT1AR guidata dalla presenza di 5-HT7R. Inoltre, la scoperta che durante lo sviluppo il 5HT1AR varia la sua espressione e distribuzione (cioè lo spostamento somato-dendritico; Patel e Zhou, 2005) e che il 5-HT7R riduce la sua espressione (Kobe et al, 2012), è ragionevole pensare che, in vivo, ci sia una variazione nella proporzione di recettori eterodimeri, che può avere un impatto sulla segnalazione di 5HT mediata dal 5-HT1AR.

Raccomandazioni conclusive

In sintesi, diversi studi hanno dimostrato l’accoppiamento del 5-HT1AR con diverse vie di trasduzione del segnale in sistemi eterologhi e solo alcune di queste vie sono state studiate in sistemi neuronali, dove sono principalmente associate allo sviluppo neuronale, all’eccitabilità neuronale e alla sopravvivenza. Inoltre, è probabile che i recettori somatici partecipino al mantenimento della sopravvivenza neuronale, al controllo dell’espressione genica e all’eccitabilità neuronale. Al contrario, i recettori situati nei dendriti sarebbero più strettamente legati alla crescita dendritica e alla ramificazione. Ulteriori studi sono necessari per chiarire i meccanismi di segnalazione specifici delle regioni cerebrali e dei neuroni accoppiati al 5-HT1AR e la loro modulazione attraverso l’eterodimerizzazione con altri recettori, effetti che possono giocare un ruolo fondamentale nelle azioni della 5-HT durante lo sviluppo e anche in alcuni disturbi dell’umore.

Contributi degli autori

PSR e JLF hanno scritto e curato il manoscritto.

Dichiarazione di conflitto di interessi

Gli autori dichiarano che la ricerca è stata condotta in assenza di qualsiasi relazione commerciale o finanziaria che potrebbe essere interpretata come un potenziale conflitto di interessi.

Riconoscimenti

Questo lavoro è stato sostenuto dal Fondo Central de Investigación, Universidad de Chile; borsa di dottorato da CONICYT. Gli autori ringraziano la Dr. Ana María Avalos per la correzione delle bozze dell’articolo.