Download Controllo nervoso della respirazione

PROGETTO DI RICERCA “Controllo nervoso della respirazione nel riflesso della tosse”
RESPONSABILE DEL PROGETTO: Prof.ssa Fulvia Bongianni
La tosse è un riflesso molto importante che protegge le vie aeree e le mantiene libere da ostruzioni
e sostanze pericolose (4, 10, 11). E’ un sintomo comune di malattie polmonari ed extra-polmonari.
Alcuni meccanismi centrali che comprendono la sensibilizzazione e la plasticità, caratterizzanti
anche la sensazione dolorifica, sono implicati nella regolazione della tosse. Tuttavia, le terapie
antitussigene disponibili sono in larga misura inefficaci e vi è un pressante bisogno di sviluppare
nuovi e sicuri farmaci contro la tosse (1, 2). Una migliore comprensione dei meccanismi centrali
che controllano la tosse può portare a nuovi approcci terapeutici. Numerosi studi mostrano che
alcune regioni del sistema nervoso centrale coinvolte nella genesi dell’attività respiratoria
partecipano anche alla produzione del riflesso della tosse quando attivate da input afferenti
appropriati (5, 10, 11). In particolare, la parte caudale del nucleo del tratto solitario (cNTS) e del
gruppo respiratorio ventrale (cVRG) sono implicate nella regolazione della tosse e possono essere
sede di azione di farmaci antitussigeni con azione centrale (3, 6-9, 10).
Lo scopo di questa ricerca è quello di studiare ulteriormente il ruolo dei meccanismi neuronali
centrali coinvolti nella modulazione della tosse. E’ stato suggerito che l’ agonista α2-adrenergico
clonidina, un classico agente antiipertensivo, possa agire centralmente sul riflesso della tosse con
un meccanismo soprattutto pre-sinaptico (5). Pertanto, una serie di esperimenti avrà l’obiettivo di
studiare i meccanismi pre- e post-sinaptici mediati dai recettori α2-adrenergici a livello del cNTS e
del cVRG. Poiché è stato riportato che la via delle mitogen-activated protein (MAP) chinasi è
coinvolta nella ipersensibilità centrale al dolore e nella plasticità neuronale, un’altra serie di
esperimenti sarà rivolta ad evidenziare un possibile ruolo antitussigeno degli inibitori delle MAP
chinasi, in accordo con i suggerimenti di Barnes (1).
Gli esperimenti verranno condotti su conigli anestetizzati con barbiturici (pentobarbitale
sodico; dose iniziale di 40 mg/kg per via endovenosa e dosi supplementari di 2-4 mg/kg ogni 30 min)
e in respiro spontaneo. Ogni assistenza agli animali da esperimento e tutte le procedure
sperimentali saranno eseguite in accordo con la legislazione italiana e le norme ufficiali della
Comunità Europea sull’uso degli animali da laboratorio (Direttiva 86/609/EEC). Verrà registrata
l'attività dei nervi frenici, l’elettromiografia dei muscoli addominali e l'attività dei neuroni bulbari
mediante tecnica extracellulare. Verranno monitorizzati la pressione tracheale, il volume corrente e il
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flusso di aria nelle vie aeree, la pressione parziale di CO2 a fine espirazione, la pressione arteriosa e la
temperatura rettale. Saranno impiegate principalmente le seguenti tecniche sperimentali: 1) la
registrazione extracellulare con microelettrodi di tungsteno; 2) la microstimolazione elettrica;
3) microiniezioni di agonisti e antagonisti specifici di neurotrasmettitori, neuromodulatori e sostanze
farmacologiche mediante microelettrodi di vetro (diametro della punta 10-25 μm). La tosse sarà
indotta dalla stimolazione meccanica o chimica (aerosol di acido citrico) dell’albero
tracheobronchiale. Le seguenti sostanze saranno applicate mediante microiniezioni bilaterali (3050 nl) nel cNTS e nel cVRG: clonidina, guanabenz e guanfacina (agonisti per i recettori α2adrenergici); PD98059 e U0126 (inibitori delle MAP chinasi). Verranno valutati i cambiamenti
nell’attività respiratoria di base e nelle risposte tussigene indotte dalla stimolazione meccanica e
chimica dell’albero tracheobronchiale. Gli agonisti per i recettori α2-adrenergici saranno anche
applicati mediante iniezioni endovenose, mentre gli inibitori delle MAP chinasi anche per via
intracerebroventricolare.
I risultati di questi studi possono migliorare la nostra comprensione dei meccanismi
centrali della tosse e portare a nuove strategie terapeutiche. Essi possono anche contribuire ad
approfondire le nostre conoscenze sui fenomeni centrali di sensibilizzazione e plasticità pertinenti
in generale ai riflessi nocicettivi.
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Prof.ssa Fulvia Bongianni