Uno dei principali componenti naturali del tè ayahuasca è la dimetiltriptamina (DMT), che promuove la neurogenesi – la formazione di nuovi neuroni – secondo una ricerca condotta dall’Università Complutense di Madrid (UCM).
Oltre ai neuroni, l’infuso utilizzato per scopi sciamanici induce anche la formazione di altre cellule neurali come astrociti e oligodendrociti.
“Questa capacità di modulare la plasticità cerebrale suggerisce che ha un grande potenziale terapeutico per un’ampia gamma di disturbi psichiatrici e neurologici, comprese le malattie neurodegenerative”, ha spiegato José Ángel Morales, ricercatore presso l’UCM e il Dipartimento di Biologia Cellulare CIBERNED.
Lo studio, pubblicato su Translational Psychiatry, una rivista Nature Research, riporta i risultati di quattro anni di sperimentazione in vitro e in vivo sui topi, dimostrando che questi mostrano “una maggiore capacità cognitiva se trattati con questa sostanza”, secondo José Antonio López , ricercatore presso la Facoltà di Psicologia dell’UCM e coautore dello studio.
La modifica del recettore elimina l’effetto allucinogeno
L’ayahuasca viene prodotta mescolando due piante dell’Amazzonia: la vite ayahuasca (Banisteriopsis caapi) e l’arbusto di chacruna (Psychotria viridis).
Il DMT nel tè di ayahuasca si lega a un recettore serotoninergico di tipo 2A, che aumenta il suo effetto allucinogeno. In questo studio, il recettore è stato modificato in un recettore di tipo sigma che non ha questo effetto, “facilitando notevolmente la sua futura somministrazione ai pazienti”.
Nelle malattie neurodegenerative è la morte di alcuni tipi di neuroni a provocare i sintomi di patologie come l’Alzheimer e il Parkinson. Sebbene gli esseri umani abbiano la capacità di generare nuove cellule neuronali, ciò dipende da diversi fattori e non è sempre possibile.
“La sfida è attivare la nostra capacità dormiente di formare neuroni e quindi sostituire i neuroni che muoiono a causa della malattia. Questo studio mostra che la DMT è in grado di attivare le cellule staminali neurali e di formare nuovi neuroni “, ha concluso Morales.
La N, N-dimetiltriptamina (DMT) è un composto naturale presente in numerose specie vegetali e preparati botanici, come l’infuso allucinogeno noto come ayahuasca1 classificato come composto allucinogeno che induce intense modifiche nella percezione, nelle emozioni e nella cognizione negli esseri umani2-4.
La DMT è presente in diversi tessuti animali, come il polmone5 e il cervello6, essendo considerata come un neurotrasmettitore di tracce endogene con diversi ruoli fisiologici, tra cui la segnalazione neurale e le azioni immunologiche cerebrali / periferiche7-10. La DMT è presente anche nel sangue umano, nelle urine e nel liquido cerebrospinale11-13.
Inoltre, alcune prove suggeriscono che la DMT può essere sequestrata e immagazzinata nel sistema delle vescicole del cervello e che lo stress ambientale aumenta i suoi livelli nel sistema nervoso centrale (SNC) dei mammiferi 14-16. La DMT si lega ed esercita un’attività agonista sui sottotipi 1A e 2A del recettore della serotonina (5-HT) 17,18. T
Questi recettori sono recettori accoppiati a proteine G (GPCR) appartenenti alla famiglia dei recettori serotoninergici e sono coinvolti in numerose cascate di segnalazione intracellulare, con elevata espressione in diverse regioni del SNC. Alcuni studi hanno dimostrato che la DMT si lega anche con bassa affinità ai recettori non serotoninergici, come il recettore sigma-1 (S1R).
L’S1R, tradizionalmente ritenuto un recettore degli oppioidi, è ora classificato come un membro della proteina transmembrana altamente conservata di una famiglia orfana e si trova principalmente nella membrana del reticolo endoplasmatico. σR ‐ 1 è diffuso nel SNC, principalmente nella corteccia prefrontale, nell’ippocampo e nello striato19. È interessante notare che, nei mammiferi, uno dei ligandi endogeni naturali di σR-1 è DMT14.
Questo recettore è stato associato a diverse funzioni cellulari, incluso il cervello, come il trasporto dei lipidi, la regolazione del metabolismo, la differenziazione cellulare, la segnalazione (in risposta allo stress), la protezione cellulare contro gli agenti ossidanti, la mielinizzazione e, più recentemente, la neurogenesi20-24.
La neurogenesi è il processo di generazione di nuovi neuroni funzionali, principalmente nella SVZ e nella zona subgranulare del DG dell’ippocampo. Nei mammiferi, questo processo si verifica principalmente durante il periodo prenatale, essendo significativamente ridotto negli adulti25-30. Negli esseri umani, sebbene la presenza di neurogenesi nell’adulto sia stata recentemente segnalata durante l’invecchiamento31-33, la maggior parte degli studi indica che non ci sono prove sostanziali a sostegno di essa.
Una recente revisione di Duque e Spector suggerisce che, in età adulta, la conservazione dei neuroni esistenti è più importante rispetto alla generazione di nuovi neuroni34. La neurogenesi è un processo complesso che coinvolge molteplici attività cellulari tra cui la proliferazione di cellule staminali neurali (NSC; progenitori), migrazione e differenziazione, sopravvivenza, acquisizione del destino e maturazione cellulare e integrazione di questi neuroni appena nati nei circuiti neuronali esistenti.
Tutti questi processi sono regolati con precisione da molteplici fattori35. I progressi nella conoscenza di questi fattori e del loro meccanismo d’azione potrebbero aiutarci a indagare possibili nuovi strumenti che ci permetteranno di espandere la limitata capacità neurogena endogena del cervello adulto e, di conseguenza, aprire nuovi campi per lo sviluppo di terapie efficaci nel trattamento del danno cerebrale e delle malattie neurodegenerative.
Le malattie neurodegenerative (tra cui Parkinson, Alzheimer, Hungtinton, ecc.) E il danno neurale acuto (come ictus e lesioni cerebrali traumatiche) sono caratterizzate da una perdita graduale e selettiva di neuroni nelle regioni colpite del sistema nervoso.
Una caratteristica comune a questi disturbi è una compromissione della proliferazione delle cellule progenitrici nelle nicchie neurogeniche36,37. In modelli animali che riproducono i segni patologici della malattia di Alzheimer, è stata descritta una perdita di capacità neurogena nell’SVZ38.
Questa diminuzione si osserva anche nel cervello post-mortem dei pazienti con Parkinson, suggerendo che la perdita di attività neurogena è dovuta alla perdita di dopamina, che colpisce i precursori neurali nell’adulto39. Questi dati supportano il fatto che nelle malattie neurodegenerative, come l’Alzheimer e il Parkinson, non si verificano solo la degenerazione e la morte dei neuroni maturi, ma anche il processo di formazione di nuovi progenitori neuronali nel cervello adulto è influenzato negativamente.
Secondo questi dati, la stimolazione di popolazioni endogene di cellule staminali e progenitori neuronali potrebbe rappresentare un approccio promettente per migliorare la funzionalità di alcune delle regioni colpite da patologie neurodegenerative. In effetti, la stimolazione della neurogenesi è già stata proposta come una nuova strategia terapeutica per malattie psichiatriche e neurologiche40-44, e diversi studi hanno riportato che l’efficacia clinica dei farmaci antidepressivi è spesso collegata alla capacità di questi farmaci di indurre la neurogenesi45-48 .
Sulla base dei dati sopra menzionati, inclusi i nostri risultati sul potente effetto neurogenico degli altri componenti dell’Ayahuasca49, l’obiettivo principale di questo lavoro è stato quello di analizzare il possibile ruolo della DMT nella neurogenesi dell’adulto, nonché di chiarire il suo meccanismo d’azione.
Risultati
DMT controlla lo stemness dei progenitori neurali in vitro attraverso l’S1R
Abbiamo prima analizzato se il recettore sigma-1 (S1R) fosse espresso su NSC murine isolate dalla zona subgranulare del giro dentato dell’ippocampo. La Figura 1a mostra l’espressione di S1R sulle neurosfere nello stato basale determinato dall’immunocitochimica e dall’analisi western blot.
Per analizzare la “radice” delle neurosfere coltivate, abbiamo determinato l’espressione dei marcatori di potenzialità di questo stato. Quindi, abbiamo eseguito l’analisi del WB dopo il trattamento di queste colture per 7 giorni in condizioni proliferative (vedere “Materiali e metodi”) con DMT da solo o in combinazione con i diversi antagonisti. I nostri risultati (Fig. 1b) mostrano riduzioni significative dei livelli proteici di musashi-1, nestina e SOX-2 nelle neurosfere derivate da SGZ dopo il trattamento con DMT, suggerendo una perdita di stemness nelle NSC nelle colture NS.
Quando queste colture sono state pretrattate con BD1063, un antagonista specifico per S1R, questo effetto è stato invertito ei livelli dei marker di staminali erano simili a quelli osservati in condizioni basali. Al contrario, l’espressione dei marcatori di stemness in quelle colture trattate con DMT insieme al methiotepin antagonista del recettore della serotonina 5-HT1A / 2A misto, all’antagonista del recettore 5-HT2A selettivo ritanserina o all’antagonista del recettore 5-HT1A selettivo WAY100635, è diminuita significativamente staminali come si è verificato nelle colture trattate con DMT. Questi risultati suggeriscono che la DMT promuove una perdita di “radice” o uno stato indifferenziato delle neurosfere, attraverso la S1R.
DMT promuove la proliferazione in vitro di NSCs
Altre colture di NS sono state utilizzate per studiare la proliferazione; in tal modo, sono stati valutati il numero e il diametro delle neurosfere (Fig. (Fig. 1c) .1c). La DMT ha notevolmente aumentato il numero e le dimensioni delle neurosfere nelle colture NS dopo 7 giorni di trattamento, indicando che la DMT promuove la proliferazione dei progenitori neurali di derivazione ippocampale adulti.
L’effetto proliferativo della DMT è stato bloccato quando le colture sono state trattate con BD1063 mostrando una significativa diminuzione del numero e delle dimensioni delle neurosfere, simile alle condizioni basali. Inoltre, sono state osservate differenze significative, nel numero e nella dimensione delle neurosfere, quando le colture sono state trattate con DMT combinato con methiotepin, ritanserina o WAY100635.
Successivamente abbiamo analizzato i cambiamenti in due noti marcatori per la proliferazione, ki67 e l’antigene nucleare delle cellule proliferanti (PCNA) (Fig. 1d, e). L’analisi immunocitochimica fluorescente dell’espressione di ki67 (Fig.1d) ha mostrato un aumento del numero di cellule ki67 + nel NS dopo il trattamento con DMT, suggerendo un effetto diretto della DMT sulla capacità di proliferazione delle NSC. Questo effetto è stato chiaramente annullato quando le colture sono state incubate anche con l’antagonista BD1063 (BD).
Risultati simili sono stati ottenuti mediante analisi western blot e successiva quantificazione di PCNA (Fig .1e). Non sono state osservate differenze significative nell’espressione di ki67 e PCNA quando le colture sono state preincubate con altri antagonisti DMT. Questi risultati indicano che la DMT stimola in vitro, attraverso la S1R, la proliferazione dei progenitori neurali della nicchia neurogena adulta dell’ippocampo.
La DMT promuove la differenziazione in vitro delle NSC verso i tre principali tipi di cellule neurali
Neurosfere trattate per 7 giorni in presenza di DMT, da sole o in combinazione con i diversi antagonisti, in condizioni di differenziazione (terreno con 1% di siero bovino fetale e assenza di crescita fattori) sono stati utilizzati. Per studiare la capacità di differenziarsi in un certo fenotipo neurale, è stata analizzata l’espressione di proteine specifiche legate a ogni sottotipo neurale (Fig. 2).
Per rilevare i neuroni, è stata trovata la β-III-tubulina (clone TuJ-1) esclusivamente nei neuroni e MAP-2 (proteina 2 associata ai microtubuli), presente nei neuroni maturi, è stata utilizzata (Fig. 2a, b). Per studiarne la differenziazione verso un fenotipo astrogliale o oligodendrogliaiale (Fig. 2c, d), abbiamo analizzato l’espressione di GFAP (astrociti) e CNPasi (oligodendrociti).
La Figura 2a, b mostra un notevole aumento dell’espressione di β-III-tubulina e MAP-2 nelle neurosfere trattate con DMT, rispetto alle colture basali (non trattate). Questo effetto neurogenico è chiaramente bloccato da BD. Non sono state osservate differenze nell’espressione dei marcatori neuronali quando le colture sono state trattate con DMT in combinazione con metiotepina, ritanserina o WAY. Questi risultati suggeriscono che la DMT stimola la differenziazione in vitro dei progenitori neurali verso un fenotipo neuronale attraverso S1R.
In relazione alla gliogenesi, la Fig. 2c, d mostra un aumento dei livelli di espressione di GFAP e CNPasi, dopo il trattamento con DMT. Questa promozione della generazione di cellule astrogliali e oligodendrociti è stata bloccata quando le colture sono state pretrattate con l’antagonista BD.
Non abbiamo osservato differenze nell’espressione di GFAP e CNPase quando le neurosfere sono state pretrattate con gli altri antagonisti. Questi risultati possono suggerire un effetto diretto della DMT sulla differenziazione in vitro dei progenitori neurali verso astrociti e oligodendrociti tramite S1R.
DMT attiva in vivo la nicchia neurogena della zona subgranulare nei topi adulti
Per confermare i nostri risultati in vitro sul ruolo dell’S1R sull’azione neurogena della DMT, abbiamo prima determinato l’espressione dell’S1R nella nicchia neurogena subgranulare.
A tal fine, sono state analizzate sezioni coronali del cervello, inclusi l’ippocampo e campioni di proteine isolati dall’SGZ. Come si può osservare nella Fig. 3a, l’immunofluorescenza sulla zona subgranulare e l’analisi western blot mostrano l’espressione di S1R in quest’area del cervello. Successivamente abbiamo analizzato se DMT esercitava anche un effetto stimolando la cinetica di proliferazione delle NSC nell’SGZ in vivo.
A tal fine, topi adulti sono stati iniettati per via intraperitoneale per 4 (a breve termine) o 21 giorni (a lungo termine) con DMT da solo o in combinazione con antagonisti, seguita dalla somministrazione di BrdU per 24 ore (Fig.3) o 21 giorni ( Fig.4) prima del sacrificio.
Negli animali a breve termine (Fig. 3b), l’analisi immunoistochimica e del conteggio cellulare eseguita su sezioni coronali seriali cerebrali contenenti l’SGZ (Fig. 3c, d) ha dimostrato che la DMT ha aumentato significativamente il numero di cellule colorate con BrdU / Nestina doppia nel SGZ, rispetto ai valori di controllo (gruppo trattato con clorgyline).
Questa stimolazione neurogena sembrava essere mediata dall’S1R poiché non è stato osservato alcun effetto neurogenico quando la DMT è stata somministrata insieme all’antagonista BD1063. Non sono state trovate differenze nell’immunocolorazione di BrdU e nestina in quegli animali a cui era stata iniettata DMT in combinazione con l’antagonista methiotepin e WAY100635.
Durante il processo neurogenico, la proliferazione è cruciale ma anche la migrazione del precursore appena generato dalla SGZ allo strato granulare. Per studiare la migrazione dei precursori neurali, le sezioni cerebrali coronali seriali sono state colorate per la doppia cortina (DCX).
I risultati mostrati in Fig. 3e, f mostrano cellule BrdU / DCX immunopositive più elevate nell’SGZ di animali trattati con DMT. ùInoltre, le cellule colorate con DCX in animali trattati con DMT hanno mostrato estese arborizzazioni dendritiche. Nessuna differenza è stata osservata quando gli animali sono stati trattati con DMT in combinazione con antagonisti.
Al contrario, quando DMT è stato iniettato con BD1063, l’espressione di Brdu o DCX non è stata aumentata. Questi risultati confermano che i topi trattati con DMT mostrano una maggiore proliferazione e migrazione dei precursori neurali nell’SGZ dopo 4 giorni di trattamento, suggerendo un effetto modulante di questo composto sulla neurogenesi ippocampale in vivo.
Per sapere se questi nuovi neuroblasti migratori erano in grado di raggiungere adeguatamente lo strato cellulare granulare, sono stati utilizzati animali trattati a lungo termine (21 giorni) (Fig. 4a).
L’analisi di quantificazione delle immagini confocali mostra un aumento delle cellule DCX + / BrdU + nella SGZ dopo il trattamento con DMT (Fig. 4b, c). Non sono state riscontrate differenze negli animali trattati con DMT insieme a methiothepin o WAY100635. Ancora una volta, il trattamento combinato di DMT con BD1063 ha bloccato l’aumento della migrazione osservato negli animali trattati solo con DMT.
Inoltre, in questo momento in cui i neuroblasti hanno raggiunto lo strato cellulare granulare, è stato osservato un notevole aumento della quantità di neuroni appena generati (cellule BrdU + / NeuN +) in questo strato (Fig. 4d, e) negli animali trattati con DMT.
Questo aumento del numero di cellule granulari appena generate è stato bloccato quando i topi trattati con DMT insieme a BD1063. Complessivamente, queste osservazioni indicano chiaramente che la DMT aumenta in vivo il numero di nuovi neuroni originati nell’ippocampo, azione mediata da S1R.
Tenendo conto di questi risultati, abbiamo infine analizzato le conseguenze funzionali del trattamento DMT eseguendo compiti comportamentali (Fig. (Fig. 5a) 5a) per analizzare se la memoria e l’apprendimento sono influenzati. La Figura Figura 5b5b (pannello di sinistra) mostra i risultati ottenuti dal test Morris water maze.
Durante la curva di apprendimento, c’erano differenze significative tra i gruppi solo nei giorni 4 e 5, dimostrando che il gruppo DMT tendeva a ridurre la latenza di fuga rispetto a DMT + ritanserina e gruppi di controllo, rispettivamente. Nello studio della sonda, i gruppi DMT e DMT + ritanserina hanno mostrato una significativa riduzione della latenza di fuga rispetto al gruppo di controllo.
In questa linea, abbiamo scoperto che il gruppo di controllo ha eseguito meno incroci della piattaforma e ha trascorso meno tempo nell’anello di destinazione attorno alla posizione della piattaforma precedente. I dati della prova della sonda indicano che il DMT e il DMT + ritanserina ricordavano più efficacemente la zona in cui si trovava la piattaforma di fuga nascosta.
Durante i 3 giorni di apprendimento guidato, non sono state osservate differenze tra i gruppi, indicando che le differenze osservate nella curva di apprendimento e nella prova con la sonda non erano dovute a differenze nella motivazione degli animali a fuggire dall’acqua né nelle capacità sensomotorie.
Per quanto riguarda il nuovo test di riconoscimento degli oggetti (Fig. 5c, pannello di destra), il gruppo DMT ha mostrato un tempo di esplorazione più lungo del nuovo oggetto e un maggior numero di approcci ad esso. Inoltre, questo gruppo tendeva a esplorare il nuovo oggetto prima di quello vecchio.
Il gruppo DMT + ritanserina ha trascorso più tempo ad esplorare il nuovo oggetto e si è avvicinato più volte. Infine, il gruppo di controllo ha trascorso solo più tempo ad esplorare il nuovo oggetto.
Inoltre, abbiamo ottenuto differenze nella latenza del primo approccio e nel tempo di esplorazione tra DMT e gruppi di controllo. Questi risultati suggeriscono che i gruppi DMT e DMT + ritanserina hanno mostrato una migliore memoria episodica rispetto al gruppo di controllo.
link di riferimento: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7522265/
Ulteriori informazioni: Jose A. Morales-Garcia et al, N, composto N-dimetiltriptamina trovato nel tè allucinogeno ayahuasca, regola la neurogenesi degli adulti in vitro e in vivo, Translational Psychiatry (2020). DOI: 10.1038 / s41398-020-01011-0