La neurobiologia della solitudine: gli effetti dell'isolamento sociale sul nostro cervello

Nell’ultimo anno abbiamo osservato impotenti l’impatto che la pandemia di COVID-19 ha avuto nel rivoluzionare il nostro stile di vita, costringendoci a modificare molte delle nostre abitudini.

Il virus SARS-CoV-2 e, inevitabilmente, i mezzi a cui si è dovuto far ricorso per fronteggiarlo, stanno avendo conseguenze negative sulla salute mentale della popolazione mondiale. In particolare, la frustrazione, le preoccupazioni per il futuro e, soprattutto, l’isolamento sociale e la solitudine rappresentano fattori di rischio ben noti per diversi disturbi mentali tra cui l’ansia, i disturbi affettivi ed il disturbo post-traumatico da stress.

La quarantena, così come il distanziamento sociale, necessari e indispensabili nella lotta contro il virus, hanno influito in maniera importante sul benessere psicologico di ciascuno di noi. L’essere umano è infatti un animale sociale che può risentire duramente dell’assenza di contatto con altri individui. In questo contesto è di fondamentale importanza sottolineare che i cambiamenti legati alla sfera sociale sembrano non incidere esclusivamente sulla psiche, ma anche sulla fisiologia del cervello.

Isolamento sociale e solitudine sono due concetti diversi

Vi è una differenza significativa tra il concetto di isolamento sociale e quello di solitudine: possiamo definire il primo come lo stato oggettivo di essere soli ed il secondo come la sensazione, lo stato soggettivo, di sentirsi soli. Da diversi anni, più gruppi di ricerca hanno cercato di chiarire i meccanismi attraverso cui l’isolamento, e di conseguenza la solitudine, danneggino le funzioni cognitive ed il cervello. Questi lavori hanno portato l’identificazione di più strutture cerebrali che sembrano essere colpite dalla mancanza di stimoli sociali, tra cui la corteccia prefrontale, l’ippocampo e l’amigdala. La corteccia prefrontale sembra avere un volume ridotto in soggetti soli, inoltre, sempre in quest’area, si è osservata un’alterazione della segnalazione cellulare in roditori isolati dai propri simili. Anche l’ippocampo di persone e animali isolati sembra essere più piccolo del normale, con concentrazioni ridotte di un polipeptide che contribuisce alla differenziazione ed al mantenimento dei neuroni, il fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF): queste caratteristiche sono associate a deficit di apprendimento e di memoria, indicando quindi il possibile ruolo dell’isolamento nel declino cognitivo. Infine, per quanto riguarda l’amigdala, sembra esserci una correlazione tra il network sociale di una persona ed il volume di questa area cerebrale: individui soli sembrano avere infatti un’amigdala più piccola.

In un recente studio, pubblicato lo scorso luglio su the Journal of Neuroscience, viene dimostrato il fatto che la solitudine sembrerebbe alterare l’attivazione delle cellule nervose in specifiche aree del cervello.In particolare, gli autori si sono concentrati sullo studio della corteccia mediale prefrontale (mPFC, medial prefrontal cortex), un’area cerebrale che, tra i numerosi ruoli, ha anche il compito di tenere traccia delle relazioni sociali dell’individuo e della rappresentazione del sé, ovvero l'immagine che si ha di se stessi. I ricercatori, servendosi della tecnica della risonanza magnetica funzionale (fMRI), hanno analizzato l’attività cerebrale dei partecipanti allo studio, a cui era stato richiesto di pensare a 16 diverse persone, tra cui se stessi, cinque amici intimi, cinque conoscenti e cinque celebrità.

Nei soggetti che avevano dichiarato di non essere tendenti a comportamenti solitari, gli scienziati hanno osservato che, a pensieri riferiti a diverse persone, corrispondeva l’attivazione di tre diversi e specifici pattern nella mPFC: uno per il sé, uno per le celebrità ed uno per la rete sociale, che comprendeva sia amici che conoscenti. I risultati hanno inoltre mostrato come nella mPFC vi sia il mantenimento di una rete di cerchie sociali, strettamente dipendente dalla vicinanza emotiva. Infatti, nelle persone che non soffrono di solitudine viene descritta una sovrapposizione dei due pattern di attivazione che caratterizzano rispettivamente la rete sociale e la propria persona: questa è maggiormente evidente nel caso di un’amicizia intima, ma anche presente, seppur in minor modo, quando ai partecipanti veniva chiesto di pensare a dei semplici conoscenti.

Lo studio ha evidenziato che per le persone solitarie le cose stavano diversamente: l’attivazione del pattern legato al pensiero di sé risultava del tutto segregato rispetto a quella caratterizzante la rete sociale. Non vi era quindi nessun tipo di sovrapposizione nell’attivazione delle cellule neuronali, come precedentemente descritto negli individui non solitari: il pattern di attivazione della mPFC era appunto scollegato rispetto a quello della rete sociale. Questi risultati indicano quindi la possibilità che il cervello sia in grado di mappare i legami interpersonali e che le alterazioni in questa “mappa” descritte negli individui solitari riflettono un’auto-rappresentazione neurale più solitaria, la quale a sua volta rispecchia la condizione fisica di queste persone.

Il cervello è forse in grado di mappare i legami interpersonali

La ricerca sugli effetti dell’isolamento sociale si è concentrata anche sugli animali: in particolare, i roditori sono animali sociali come l’uomo e per questo il loro comportamento è stato spesso studiato per chiarire gli effetti di questo fenomeno sul sistema nervoso centrale.

In generale, è importante dire che negli animali da laboratorio è impossibile distinguere l’isolamento sociale dalla solitudine. Uno studio pubblicato nel 2018 sulla rivista Cell, ha rivelato il ruolo precedentemente sconosciuto della neurochinina B (NkB) o Tac2, un neuropeptide di segnalazione implicato in diverse funzioni cognitive, nel mediare gli effetti comportamentali dell'isolamento a lungo termine. In questo studio è stato dimostrato che Tac2 era altamente espressa, ossia prodotta, in vaste regioni del cervello dei soli soggetti sperimentali isolati da almeno due settimane da conspecifici, ovvero individui della stessa specie, al contrario di topi di controllo stabulati con altri due partner e nei roditori isolati per sole 24 ore. I topi isolati da almeno due settimane mostravano inoltre aggressività, un tipico effetto comportamentale dell'isolamento, osservato anche negli esseri umani, così come paura e ipersensibilità agli stimoli esterni. In questo lavoro, è stato inoltre osservato che l’alterazione dell’attività di Tac2 permetteva di modificare gli effetti negativi dell’isolamento prolungato sul comportamento. Infatti, viene dimostrato che il blocco di questo neuropeptide eliminava i comportamenti anomali associati all’isolamento sociale nei topi cresciuti da soli, mentre un suo aumento rendeva i roditori mantenuti in condizioni normali aggressivi e impauriti. In particolare, il blocco del pathway della NkB, esclusivamente nell’amigdala, portava all’eliminazione della paura indotta dall’isolamento sociale, ma non del comportamento aggressivo; similmente, la soppressione della stessa proteina nell’ippocampo eliminava il comportamento aggressivo, ma non la paura. Entrambe queste zone sono infatti coinvolte nell’isolamento sociale, come abbiamo precedentemente accennato.

I risultati di questo studio suggeriscono che Tac2 potrebbe essere coinvolto nella regolazione di alcuni degli effetti dell'isolamento a lungo termine, piuttosto che nello stress immediato indotto dalla separazione dai compagni, con effetti a livello della circuitazione del cervello. Tuttavia, ancora non si conosce l’interazione tra questo neuropeptide e gli ormoni coinvolti nella risposta allo stress e, soprattutto, se la somministrazione di farmaci con un simile meccanismo di azione possa avere lo stesso tipo di effetto negli esseri umani.

Bisogna inoltre ricordare che il cervello è caratterizzato dal fenomeno della plasticità, vale a dire la capacità di modificare la propria struttura e le proprie funzioni a seconda dell’attività delle cellule che lo costituiscono. Questa caratteristica dipende anche da stimoli esterni e, ad esempio, può essere influenzata da eventi avversi: l’isolamento sociale potrebbe quindi avere degli effetti negativi sulla dinamicità della plasticità, come suggerito da diversi studi.

Purtroppo, la pandemia ha solo peggiorato un fenomeno già largamente diffuso: secondo le statistiche dell'Unione Europea, infatti, più del 7% dei residenti nel 2019 ricadeva nella categoria di “socialmente isolato”. Considerando non solo gli effetti che abbiamo descritto sul sistema nervoso, ma anche quelli più conosciuti sullo stato di salute generale degli individui che soffrono di solitudine, negli ultimi anni questo problema è entrato nel dibattito politico. Ad oggi, l’isolamento sociale viene considerato un problema di salute pubblica e per questo molti gruppi di ricerca si stanno impegnando nello sviluppo di nuove terapie farmacologiche.

Non vi è ancora una chiave per risolvere completamente questa grave problematica; nel nostro piccolo, però, ognuno di noi può supportare le persone che vivono in condizioni di isolamento, aiutandole a reinserirsi gradualmente in contesti sociali.

Nicole Pavoncello

Botulino: applicazioni estetiche e non solo

Molti associano la parola “botulino” al mondo della medicina e della chirurgia estetica, associandola al desiderio dell’eterna giovinezza e al mito della bellezza. Infatti, il BOTOX® è il primo farmaco a base di tossina botulinica approvato nel 2002 dalla FDA (Food and Drug Administration, ovvero l’agenzia regolatoria che vigila sui medicinali negli Stati Uniti) per il miglioramento temporaneo delle rughe di espressione e per mitigare le “zampe di gallina”, solchi presenti nella regione tra le sopracciglia e la radice del naso. Il farmaco è in realtà composto da una potente tossina di origine batterica e, oltre ad avere una grande varietà di applicazioni in campo medico, può essere tanto nociva quanto fatale per l’uomo. Data l'origine del prodotto, questo va utilizzato con estrema cautela in quanto potrebbe facilmente passare da utile farmaco a veleno. Come?

Partiamo dalle basi.

Cos'è il botulino?

Il botulino (o Clostridium botulinum) è un batterio Gram positivo che si trova nel suolo e vive in assenza di ossigeno (batterio anaerobico). Il microrganismo può produrre diverse tossine, tra queste la famosa neurotossina botulinica responsabile del botulismo. Oltre alla produzione di sostanze tossiche per l'uomo, la pericolosità di questo batterio risiede nella sua caratteristica produzione di spore, ossia forme di resistenza microbica a condizioni ambientali avverse (alte e basse temperature, radiazioni ultraviolette) grazie alla loro quiescenza.

Il botulismo si presenta sotto varie forme:

• botulismo alimentare, quando si consumano alimenti contaminati da tossine botuliniche;

• botulismo da ferita, quando le spore penetrano in una ferita e, in presenza di bassa tensione di ossigeno, proliferano e producono la tossina che viene poi immessa in circolo;

• botulismo infantile, causato dall’ingestione di spore, che poi proliferano nell’intestino del lattante sotto l’anno di vita o del bambino e in un secondo momento rilasciano la tossina;

• botulismo iatrogeno dovuto all’errata somministrazione delle tossine botuliniche a scopo terapeutico o cosmetico;

• botulismo da inalazione, dovuto al rilascio deliberato o accidentale delle tossine botuliniche nell’ambiente.

Non è invece possibile la trasmissione interpersonale, da persona a persona, quindi il botulismo non è considerato contagioso.

Ma vediamo più nel dettaglio l’Intossicazione alimentare da botulino.

Botulismo alimentare

Il botulismo è una patologia paralizzante che, a seconda della dose di tossina, può avere diversi livelli di gravità. Il botulismo di origine alimentare rappresenta la causa più comune di intossicazione e si verifica attraverso l’ingestione di alimenti impropriamente preparati e/o conservati. Sono sufficienti piccolissime quantità (dell’ordine di 0,1 g) per causare la malattia.

Tra i cibi più comunemente esposti alla contaminazione da parte del Clostridium Botulinum, rientrano le conserve non acide (ad esempio il pesto) dal momento che il loro basso contenuto di acido crea un ambiente favorevole per la germinazione delle spore e la creazione di tossine. Diversamente la salsa di pomodoro, acida, non permette la crescita del batterio. Rientrano nei cibi più contaminati anche le preparazioni di carne e di pesce in olio o al naturale, salumi, le verdure sottolio, gli oli aromatizzati, conserve e i vegetali lessati.

Generalmente a segnalare la presenza di botulino nell'alimento sono il rigonfiamento del coperchio e alterazioni come muffa, irrancidimento, rammollimento e comparsa di bollicine. Inoltre, il batterio risulta particolarmente pericoloso perché in grado di proliferare pur mantenendo inalterate le caratteristiche organolettiche dell'alimento. Per evitare questo, nel settore industriale vengono utilizzati conservanti alimentari specifici.

Le probabilità di contaminazione e le brutte sorprese aumentano per i prodotti alimentari casalinghi, in quanto non sempre vengono adottati corretti comportamenti igienico-sanitari durante la loro preparazione. Per evitare tali pericoli, sono state emesse delle lingue guida sulla corretta preparazione di conserve alimentari.

Il botulismo ha un periodo di incubazione di 12-48 ore (in casi eccezionali fino a 8 giorni) e si manifesta con sintomi come diarrea, vomito, nausea e dolori addominali; seguono problemi neurologici e respiratori, secchezza della bocca, disturbi della fonazione e della deglutizione e alterazioni della vista. L'aggravamento può portare a morte per paralisi respiratoria e conseguente asfissia.

Il botulismo è quindi una malattia grave che può avere delle conseguenze mortali e non a caso la tossina botulinica è uno dei veleni più potenti noti all'uomo. L’Italia è uno dei Paesi europei con il maggior tasso di incidenza del botulismo alimentare. Dal 1986 al 2019 sono stati confermati in laboratorio 355 incidenti di botulismo che hanno coinvolto 515 persone.

A partire dal meccanismo d’azione della tossina botulinica è possibile comprendere perché il botulismo possa essere in alcuni casi fatale e in altri, come nella medicina estetica, dare risultati eccezionali.

Come agisce il botulino?

La tossina botulinica determina una paralisi flaccida, vale a dire un rilassamento dei muscoli, in quanto agisce a livello delle terminazioni nervose che innervano la muscolatura, andando ad interferire con il rilascio di un particolare neurotrasmettitore: l'acetilcolina. L’acetilcolina di norma è in grado di “comandare” al muscolo di contrarsi ma, nel momento in cui la tossina botulinica riduce il passaggio dell’acetilcolina dal nervo al muscolo, questa impedisce la contrazione muscolare.

Purtroppo, va indicato che il suo meccanismo d’azione è un’arma a doppio taglio. Trattandosi di una paralisi progressiva coinvolgente i muscoli - in particolare quelli respiratori e deglutitori - è in grado di indurre la morte per soffocamento. Ma allo stesso tempo ci sono molte condizioni patologiche che comportano una eccessiva attività di diversi muscoli (es. spasmi) le quali possono essere curate con tale tossina. Persino l’invecchiamento della pelle può trarne vantaggio perché sfrutta la sua capacità di paralizzare i muscoli lasciandoli in uno stato di completo rilassamento così da appianare le rughe. Ovviamente per questi scopi vengono somministrate al paziente dosi bassissime. Inizialmente la tossina botulinica venne utilizzata in medicina per prevenire proprio gli spasmi neuromuscolari delle palpebre e per correggere lo strabismo, ma a partire dal 1987 cominciò ad essere impiegata negli Stati Uniti anche nell'ambito della chirurgia estetica.

Altre applicazioni

Un'altra importante indicazione all'uso della tossina botulinica è l' "iperidrosi", ovvero l'eccessiva produzione di sudore a livello delle mani, piedi o ascelle che può essere significativamente eliminata con questo trattamento. In questo caso il Clostridium Botulinum provoca un blocco a livello delle sinapsi (interfaccia ghiandola sudoripara e sistema nervoso autonomo), arrestando sempre il rilascio dell'acetilcolina. Questo farmaco infatti, se iniettato sottocute, determina un blocco delle ghiandole sudoripare e di conseguenza un blocco della sudorazione.

Recentemente la tossina botulinica ha ricevuto anche l’indicazione per il trattamento di alcuni disturbi vescicali, quali la vescica iperattiva e l’incontinenza neurologica da lesioni del midollo spinale o dovuta a Sclerosi Multipla.

Non è il primo caso in cui l’uomo è stato in grado di trarre benefici da microrganismi e loro prodotti, di cui alcuni straordinariamente preziosi. Per esempio, uno degli alimenti più comuni sulle nostre tavole, lievita grazie alla fermentazione da parte del Saccharomices cerevisiae, microrganismo da cui è costituito il famoso agente lievitante lievito di birra; i fermenti lattici non sono altro che batteri appartenenti soprattutto ai generi Lactobacillus e Lactococcus, essenziali per favorire il mantenimento della flora intestinale normale. Senza dimenticare che il più noto produttore di antibiotici è una muffa, il Penicillum, da cui è stata estratta la Penicillina, primo antibiotico utilizzato in medicina. Questo mostra come i batteri, e altri microrganismi che riusciamo a vedere solo al microscopio, condizionano per molti aspetti la vita dell’uomo: alle volte fungono da alleati ed altre da nemici. Basta conoscerli.

Micaela Sasson

Microplastiche nella placenta umana

Risale ormai agli inizi di dicembre la notizia sconvolgente della presenza di microplastiche nella placenta umana.

Oggi, noi di Mada Advances, vogliamo approfondire lo studio effettuato e darvi la possibilità di capire meglio a cosa possa portare questa scoperta.

La ricerca, tutta italiana, è stata svolta dall’Ospedale Fatebenefratelli di Roma, insieme al Politecnico delle Marche, e pubblicata sulla rivista scientifica Environment International. Gli scienziati hanno analizzato le placente di sei donne sane tra i 18 e i 40 anni, consenzienti alla ricerca e con gravidanze normali, tramite una tecnica di analisi chiamata spettroscopia di Raman. Questa metodica sfrutta l’interazione della luce con la materia, più precisamente la luce che viene diffusa (scatter) dall’oggetto, ottenendo così informazioni sulla struttura e/o caratteristiche del materiale che si sta analizzando. La spettroscopia di Raman fornisce uno spettro peculiare, una sorta di “impronta digitale”, delle molecole analizzate che viene utilizzato per identificare una sostanza.

Grazie a questa metodica sono stati rilevati, in questo studio, dei frammenti derivanti da 12 tipi diversi di microplastiche (di dimensioni variabili tra i 5 e i 10 µm) in 4 diverse placente. Le microplastiche trovate sono state analizzate in termini di morfologia e composizione chimica. Tutte presentavano dei pigmenti (colori), tra cui l'idrossido ferrico (molto utilizzato nei cosmetici come BB cream o fondotinta) e il violanthrone, utilizzato per colorare i tessuti.

Facciamo però un passo indietro per capire dove si trovino e cosa siano le microplastiche.

Cosa sono le microplastiche

Le microplastiche sono particelle più piccole di 5mm che derivano dalla degradazione della plastica. I fondali marini di tutto il mondo, ed in particolare del mar Mediterraneo, sono cosparsi da plastiche e microplastiche. Queste possono essere facilmente trasferibili dall’ambiente agli organismi viventi, argomento di cui abbiamo già parlato in passato, in un fenomeno noto come bioaccumulo. Infatti, più volte è stata riscontrata la presenza di microplastiche nel cibo, in particolare nei frutti di mare, nel sale marino e alcune volte anche nell’acqua potabile. Le microplastiche sono state anche rilevate nel tratto gastrointestinale di molti animali marini e nell’intestino umano.

È plausibile pensare che le microplastiche siano entrate nel nostro organismo tramite il cibo contaminato?

Purtroppo, gli autori non hanno ancora una risposta per questa domanda. Tuttavia, date le dimensioni delle particelle ritrovate nelle placente, è plausibile che siano entrate per via aerea (quindi inalate) o ingerite e poi trasportate tramite il sangue nei vari organi.

Quali sono le conseguenze della presenza delle microplastiche nel nostro organismo?

Le conseguenze

Come ipotizzato dagli autori del lavoro, la presenza di microplastiche nel nostro organismo può essere percepita come un “corpo estraneo” e scatenare una reazione immunologica localizzata, in questo caso nei confronti della placenta. La presenza delle microplastiche nel tessuto placentare prevede la riconsiderazione dei meccanismi immunologici della “self-tolerance” (tolleranza nei confronti di ciò che appartiene al nostro organismo).

La placenta è un organo temporaneo che rappresenta l’interfaccia tra il feto e l’ambiente circostante. È formata da un lato dai tessuti originati dall’embrione e dall’altro da tessuti originati dalla madre, nonostante ciò, non viene percepita dall’organismo materno come un qualcosa di estraneo e quindi di attaccabile dal sistema immunitario. Tuttavia, come ipotizzato da studi precedenti, questo sottile equilibrio potrebbe essere perturbato dalla presenza di microplastiche. Sembra infatti che una volta entrate nel nostro organismo, queste particelle possano accumularsi in determinati organi e sviluppare tossicità tramite l’attivazione di una risposta immunitaria localizzata.

La presenza delle microplastiche nella placenta potrebbe anche portare alla perturbazione di meccanismi cellulari essenziali per lo sviluppo del feto, come ad esempio interferire con la segnalazione dei fattori di crescita sia durante che dopo l’impianto dell’embrione. Ciò porterebbe a problemi nella gestazione e terminazioni premature della gravidanza.

Inoltre, come visto in questo studio, le microplastiche contengono al loro interno altre sostanze chimiche che, una volta rilasciate, potrebbero essere tossiche per il nostro organismo e/o per il feto oppure potrebbero agire come perturbatori endocrini (sostanze che alterano la normale funzionalità ormonale dell’apparato endocrino) provocando dei disturbi della salute a lungo termine.

Questo studio getta le basi per approfondire i livelli di esposizione del nostro organismo alle microplastiche ma saranno necessari ulteriori ricerche per capire al meglio gli effetti che queste particelle hanno sia sulla placenta che sul corpo in generale.

Sharon Spizzichino