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Sensibilizzazione

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La sensibilizzazione è un processo di apprendimento non-associativo, in cui la somministrazione ripetuta di uno stimolo provoca il progressivo aumento della risposta.[1] La sensibilizzazione spesso è caratterizzata da un miglioramento della risposta a tutta una classe di stimoli in aggiunta a quello che si ripete: ad esempio, la ripetizione di uno stimolo doloroso può rendere un individuo più reattivo a un forte rumore.

Storia

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Eric Kandel è stato uno dei primi a studiare le basi neurali della sensibilizzazione, conducendo esperimenti negli anni 1960 e 1970 sui riflessi dell'Aplysia californica. Kandel e colleghi prima sensibilizzavano al riflesso, indebolendo la risposta toccando ripetutamente l'animale, quindi accoppiavano uno stimolo elettrico fastidioso sulla coda, provocando la reazione del ritiro della branchia al suo riapparire. Dopo questa sensibilizzazione, anche un tocco leggero produceva una forte risposta, che durava per diversi giorni. (Squire e Kandel, 1999[2]). Nel 2000, a Eric Kandel fu assegnato il Premio Nobel per la medicina per le sue ricerche nei processi di apprendimento neuronali.

Substrati neurali della sensibilizzazione

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La base neurale della sensibilizzazione comportamentale spesso non è nota, ma in genere sembra dipendere da un recettore cellulare che inizia a rispondere di più a uno stimolo. Di seguito si elencano diversi tipi di sensibilizzazione neurale:

  • La stimolazione elettrica o chimica dell'ippocampo di un ratto provoca il rafforzamento dei segnali sinaptici, un processo noto come potenziamento a lungo termine o LTP.[7] LTP dei recettori AMPA è un potenziale meccanismo di memoria di base e apprendimento nel cervello.
  • Nel kindling (fenomeno in cui si assiste alla genesi di crisi convulsive), la ripetuta stimolazione dei neuroni dell'ippocampo e dell'amigdala nel sistema limbico induce convulsioni in animali da laboratorio. Dopo la sensibilizzazione, uno stimolo molto piccolo può essere sufficiente per scatenare convulsioni. Così, è stato suggerito che il kindling possa essere una causa dell'epilessia del lobo temporale nell'uomo, in cui la stimolazione di tipo ripetitivo (per esempio, lo sfarfallio di luci) può causare attacchi epilettici.[8] Spesso, le persone che soffrono di epilessia del lobo temporale riferiscono sintomi di ansia e depressione che potrebbero essere secondari a una disfunzione limbica.[9]
  • Nella "sensibilizzazione centrale," i neuroni nocicettivi del corno posteriore del midollo spinale si sensibilizzano in corso di danno ai tessuti periferici o infiammazione.[10] Questo tipo di sensibilizzazione è possibile che intervenga come meccanismo causale in condizioni di dolore cronico. I mutamenti di sensibilizzazione centrale si verificano dopo prove ripetute al dolore. La ricerca su animali ha ripetutamente dimostrato che quando un soggetto è ripetutamente esposto ad uno stimolo doloroso, la soglia del dolore dell'animale cambierà e determinerà una risposta più forte al dolore. I ricercatori ritengono che si possano trasferire i dati di questi studi sugli animali sul dolore persistente nell'uomo. Infatti, dopo un intervento chirurgico alla colonna vertebrale per rimozione di un'ernia del disco, il paziente può ancora continuare a "sentire" il dolore. Inoltre, i neonati che sono circoncisi senza anestesia hanno mostrato tendenze a reagire più fortemente alle future iniezioni, alle vaccinazioni e in altri procedimenti analoghi. Le risposte di questi bambini sono caratterizzate da un aumento del pianto e una maggiore risposta emodinamica (tachicardia e tachipnea).[11]
  • La sensibilizzazione alla droga si verifica nella tossicodipendenza ed è definita come una maggiore effetto del farmaco dopo dosi ripetute (l'opposto della tolleranza al farmaco). Tale sensibilizzazione comporta cambiamenti nella trasmissione della dopamina nel sistema mesolimbico, così come per la proteina ΔFosB presente nei neuroni mesolimbici. Un processo associativo può contribuire alla dipendenza, infatti per gli stimoli ambientali associati all'assunzione di farmaci può aumentarne il desiderio. Questo processo può favorire il rischio di ricaduta in tossicodipendenti che tentano di smettere.[12]
  • La Sensibilizzazione allergica - Vi è una risposta acuta (prima fase) e una risposta tardiva (fasi successive). Nelle fasi iniziali, gli antigeni presenti nelle cellule provocano la risposta nei linfociti TH2 che producono la citochina interleuchina-4 (IL-4). I linfociti TH2 interagiscono con le cellule B e insieme producono IgE, che si legano ai recettori delle cellule che avviano una risposta infiammatoria acuta.[13] In questo caso, la sensibilizzazione è comunemente correlata all'avvio delle risposte allergiche.[14] Lo sviluppo della sensibilizzazione allergica varia con l'età, con i bambini più piccoli a più alto rischio di sviluppo di sensibilizzazione allergica.[15] Vi sono una serie di test per diagnosticare alcune condizioni allergiche: i test che vengono comunemente utilizzati sono potenziali allergeni posti sulla pelle del paziente e si tenta di scatenare una reazione per individuare una IgE allergene-specifica. Essi hanno dimostrato che i livelli di IgE raggiungono il massimo prima dei 10 anni di età e diminuiscono notevolmente sino al raggiungimento dei 30 anni.[15] C'è una scuola di pensiero che ritiene che vi siano diversi loci genetici per le diverse etnie per la stessa patologia infiammatoria.[16] In tal caso, l'asma avrebbe diverse sedi cromosomiche nelle persone di razza Europea, Ispanica, Asiatica e Africana.[17]

La sensibilizzazione in patologia

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La sensibilizzazione è stata implicata come causa o meccanismo di mantenimento in una vasta gamma di patologie apparentemente non collegate tra loro: la dipendenza, le allergie, l'asma e alcune sindromi clinicamente inspiegabile come la fibromialgia e la sensibilità chimica multipla. La sensibilizzazione può anche contribuire a disturbi psicologici come il disturbo post-traumatico da stress, l'attacco di panico e i disturbi dell'umore.[18][19][20]

Note

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  1. ^ S. J. Shettleworth, Cognition, Evolution and Behavior, 2nd, New York, Oxford, 2010.
  2. ^ Squire LR, Kandel ER (1999). Memory: From Mind to Molecules. New York: Scientific American Library; New York: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-6037-1.
  3. ^ Nestler EJ, Cellular basis of memory for addiction, in Dialogues Clin. Neurosci., vol. 15, n. 4, December 2013, pp. 431–443, PMC 3898681, PMID 24459410.
    «Despite the importance of numerous psychosocial factors, at its core, drug addiction involves a biological process: the ability of repeated exposure to a drug of abuse to induce changes in a vulnerable brain that drive the compulsive seeking and taking of drugs, and loss of control over drug use, that define a state of addiction. ... A large body of literature has demonstrated that such ΔFosB induction in D1-type [nucleus accumbens] neurons increases an animal's sensitivity to drug as well as natural rewards and promotes drug self-administration, presumably through a process of positive reinforcement ... Another ΔFosB _target is cFos: as ΔFosB accumulates with repeated drug exposure it represses c-Fos and contributes to the molecular switch whereby ΔFosB is selectively induced in the chronic drug-treated state.41. ... Moreover, there is increasing evidence that, despite a range of genetic risks for addiction across the population, exposure to sufficiently high doses of a drug for long periods of time can transform someone who has relatively lower genetic loading into an addict.»
  4. ^ Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE, Chapter 15: Reinforcement and Addictive Disorders, in Molecular Neuropharmacology: A Foundation for Clinical Neuroscience, 2nd, New York, McGraw-Hill Medical, 2009, pp. 364–375, ISBN 978-0-07-148127-4.
  5. ^ Glossary of Terms, su Mount Sinai School of Medicine, Department of Neuroscience. URL consultato il 9 febbraio 2015 (archiviato dall'url originale il 10 maggio 2019).
  6. ^ Volkow ND, Koob GF, McLellan AT, Neurobiologic Advances from the Brain Disease Model of Addiction, in N. Engl. J. Med., vol. 374, n. 4, January 2016, pp. 363–371, DOI:10.1056/NEJMra1511480, PMID 26816013.
  7. ^ Collingridge GL, Isaac JT, Wang YT (2004). "Receptor trafficking and synaptic plasticity". Nat Rev Neurosci 5(12): 952–962, PMID 15550950,
  8. ^ Morimoto K, Fahnestock M, Racine RJ (2004). "Kindling and status epilepticus models of epilepsy: Rewiring the brain". Prog Neurobiol 73(1): 1–60, PMID 15193778.
  9. ^ Teicher MH, Glod CA, Surrey J, Swett C, Jr (1993). "Early childhood abuse and limbic system ratings in adult psychiatric outpatients". J Neuropsychiatry Clin Neurosci 5(3): 301–306, PMID 8369640.
  10. ^ Ji RR, Kohno T, Moore KA, Woolf CJ (2003). "Central sensitization and LTP: Do pain and memory share similar mechanisms?". Trends Neurosci 26(12): 696–705, PMID 14624855.
  11. ^ Gudin J. (2004). Medscape Neurobiology: Expanding Our Understanding of Central Sensitization. Medscape: Medscape Education.
  12. ^ Robinson TE, Berridge KC (1993). "The neural basis of drug craving: An incentive-sensitization theory of addiction". Brain Res Brain Res Rev 18(3): 247–291, PMID 8401595.
  13. ^ Janeway, Charles; Paul Travers, Mark Walport, and Mark Shlomchik (2001). Immunobiology; Fifth Edition. New York and London: Garland Science. pp. e–book. ISBN 978-0-8153-4101-7.
  14. ^ Janeway C, Travers P, Walport M, Shlomchik M, eds. (2001). Immunobiology 5: The Immune System in Health and Disease. New York: Garland Pub., ISBN 0-8153-3642-X
  15. ^ a b Croner S (1992). "Prediction and detection of allergy development: influence of genetic and environmental factors". J. Pediatr. 121 (5 Pt 2): S58–63. doi:10.1016/S0022-3476(05)81408-8. PMID 1447635.
  16. ^ L. F. A. De Swert, Risk factors for allergy, in European Journal of Pediatrics, vol. 158, n. 2, 26 gennaio 1999, pp. 89–94, DOI:10.1007/s004310051024, ISSN 0340-6199,1432-1076 (WC · ACNP).
  17. ^ K. C. Barnes, A. V. Grant, N. N. Hansel, P. Gao e G. M. Dunston, African Americans with Asthma: Genetic Insights, in Proceedings of the American Thoracic Society, vol. 4, n. 1, 1º gennaio 2007, pp. 58–68, DOI:10.1513/pats.200607-146JG, ISSN 1546-3222 (WC · ACNP), PMC PMC2647616, PMID 17202293.
  18. ^ Rosen JB, Schulkin J (1998). "From normal fear to pathological anxiety". Psychol Rev 105(2): 325–350, DOI: 10.1037/0033-295X.105.2.325 PMID 9577241.
  19. ^ Antelman SM (1988). "Time-dependent sensitization as the cornerstone for a new approach to pharmacotherapy: drugs as foreign/stressful stimuli". Drug Development Research 14: 1–30.
  20. ^ Post RM (1992). "Transduction of psychosocial stress into the neurobiology of recurrent affective disorder". Am J Psychiatry 149(8): 999–1010, PMID 1353322.

Voci correlate

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