Ruolo dei canali del K+ CA2+- e voltaggio-dipendenti ad alta conduttanza nella neuroprotezione da leptina

L’ormone adipocitario leptina agisce su neuroni ipotalamici regolando l’assunzione di cibo e la spesa energetica. I recettori della leptina sono espressi in diverse aree cerebrali e le azioni extraipotalamiche sono state ampiamente riconosciute: la leptina influenza la plasticità sinaptica ed inibisce l’attività simil-epilettiforme sia in neuroni ippocampali che corticali. Molti studi hanno inoltre evidenziato la sua capacità di esercitare neuroprotezione sia in vitro che in vivo contro deprivazione di ossigeno e glucosio, ipossia, ischemia o stimoli ossidativi su neuroni di diverse aree cerebrali. Tra i meccanismi responsabili degli effetti della leptina, il silenziamento neuronale attraverso l’attivazione dei canali del potassio sembra svolgere un ruolo importante: recenti evidenze hanno suggerito che i canali del potassio ad alta conduttanza Ca2+- e voltaggio-dipendenti (canali BK), che stabilizzano il potenziale di membrana neuronale e regolano il rilascio di neurotrasmettitori eccitatori, mediano almeno parte degli effetti della leptina sull’eccitabilità neuronale. Infatti, l’attivazione dei canali BK inibisce l’aberrante firing neuronale ippocampale. Inoltre, l’attivazione dei canali BK esercita significativi effetti neuroprotettivi in modelli animali di ischemia cerebrale e attenua il danno neurologico dopo lesione cerebrale traumatica. L’attivazione dei canali BK sembra anche mediare gli effetti della leptina sull’eccitabilità di neuroni ippocampali durante l’ipossia. Nonostante tali risultati, non esiste nessuna evidenza diretta dell’attivazione dei canali BK da parte di tale ormone durante la neuroprotezione. Nel presente studio, gli effetti neuroprotettivi della leptina ed i meccanismi molecolari coinvolti sono stati valutati in vitro in neuroni corticali di ratti e topi esposti a N-Metil-D-Aspartato (NMDA),. In neuroni corticali di ratto, gli effetti neuroprotettivi della leptina contro la morte cellulare indotta da NMDA erano dose-dipendenti (10-100 ng/ml) e maggiori quando la leptina era incubata per 2 ore prima dello stimolo neurotossico. Sia in neuroni corticali di ratti che di topi, la neuroprotezione indotta dalla leptina era interamente antagonizzata da Paxillina e Iberiotossina, due bloccanti dei canali BK; inoltre, i neuroni corticali di topi che mancavano di uno e di entrambi gli alleli codificanti per le subunità  formanti il poro dei canali BK erano insensibili alla neuroprotezione. In cellule HEK293T che esprimevano transientemente la subunità  dei canali BK o in cellule Ea.hy926 che la esprimevano costitutivamente, l’esposizione alla leptina induceva un robusto spostamento a sinistra della voltaggio dipendenza di attivazione dei canali; questo effetto era ampiamente prevenuto in presenza di chelanti del Ca2+ oppure in cellule che esprimevano canali BK insensibili a tale ione, puntando verso un meccanismo Ca2+-dipendente alla base dell’attivazione dei canali indotta dalla leptina. Inoltre, sia in neuroni corticali che in entrambe le linee cellulari utilizzate, la leptina aumentava i livelli di Ca2+ intracellulare. Infine, il blocco della PI3K o delle subunità P110 e  preveniva l’aumento delle correnti. In conclusione, questi risultati suggeriscono che l’attivazione dei canali BK successiva all’aumento di Ca2+ è uno step critico per la neuroprotezione indotta dalla leptina, di neuroni corticali esposti in vitro a NMDA, facendo di tale evento una potenziale strategia per contrastare le malattie neurodegenerative.