• acetilcolina
• dopamina
• nicotina
• recettori
• rinforzo

Il fumo di sigaretta e le sue conseguenze sono un grave problema di salute nei paesi occidentali. Nonostante il fatto che il pericolo del fumo sia ben conosciuto, solo il 30% dei fumatori tenta di smettere di fumare ogni anno e, di questi, solo il 5% non ricomincia entro 1 anno. Questi dati epidemiologici possono essere spiegati dal fatto che il fumo di sigaretta è una forma di dipendenza e, più specificamente, la dipendenza da nicotina, una sostanza presente in elevate concentrazioni nel fumo di sigaretta.
Scopo di questa ricerca è indagare quali sono gli specifici meccanismi biologici che mediano l'azione della nicotina sul sistema nervoso centrale che possono portare alla dipendenza. I recettori nicotinici dell'acetilcolina (nAChR) sono il bersaglio biologico della nicotina. Il principale effetto della nicotina sui nAChR è promuovere il rilascio di dopamina (DA) nella via mesolimbica, che comprende i corpi cellulari dell'area tegmentale ventrale (VTA) e le proiezioni verso il nucleus accumbens (NAc), nonché altri settori telencefalici come l'amigdala e la corteccia prefrontale. Questo sistema neuronale è il mediatore principale della ricompensa sia per gli stimoli naturali che per i farmaci. Identificare i meccanismi che sono alla base delle proprietà di rinforzo della nicotina è pertanto una priorità che richiede lo sviluppo di nuovi protocolli sperimentali in vivo.
Studi genetici nell'uomo hanno recentemente portato all'identificazione di alterazioni nella sequenza dei geni delle subunità del nAChR. In particolare, alcuni polimorfismi umani al locus 15q25 per la subunità α5 del nAChR sono correlati con una maggiore incidenza di tabagismo e cancro al polmone. Per comprendere meglio il ruolo dei nAChR contenenti questa subunità, abbiamo effettuato un'analisi quantitativa del rilascio in striato di neurotrasmettitori come la DA e l’acetilcolina (ACh), che si pensa siano i principali substrati neurobiologici della dipendenza, dopo la somministrazione di diverse dosi di nicotina in topi.
Con questo scopo, abbiamo iniettato diverse dosi di nicotina (0.1-0.2-0.4-1.0 mg / kg, base libera) in topi knockout per la subunità α5 del nAChR e in topi wild type come controllo. Abbiamo usato la tecnica della microdialisi intracerebrale per rilevare le concentrazioni extracellulari di DA e ACh in NAc. La determinazione quantitativa di questi neurotrasmettitori è stata eseguita mediante cromatografia liquida accoppiata alla spettrometria di massa.
La curva dose-risposta per la DA segue il tipico aumento in relazione alla dose in entrambi i genotipi. L'analisi statistica mostra che l'aumento in relazione alla dose dei livelli di DA è significativamente più elevato nei topi wild type rispetto ai topi α5-/ -.
Invece, l'analisi di ACh dimostra che la concentrazione di questo neurotrasmettitore non cambia significativamente nel NAc dopo somministrazione di nicotina in entrambi i genotipi.
Il presente studio dimostra che la subunità α5 dei nAChRs è coinvolta nel rilascio mediato da nicotina di DA, ma non di ACh nel NAc, e può quindi rappresentare uno dei siti principali dell'azione di rinforzo della nicotina che sono alla base della dipendenza.

Cigarette smoking and its consequences is a major health problem in Western countries. Despite the fact that the danger of smoking is well known by Western people, only 30% of smokers try to quit smoking each year and, of these, only 5% do not relapse within 1 year. These epidemiological data can be explained by the fact that cigarette smoking is a form of addiction, and, more specifically, the addiction to nicotine, a substance found in high concentrations in cigarette smoke. Present research concerns specific biological mechanisms that mediate nicotine action on the central nervous system that can lead to dependence. The nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) are the target of nicotine. A major effect of nicotine binding to nAChRs is to promote the release of dopamine (DA) in the striatum. In fact, nicotine, like all drugs of abuse, has the property to activate a specific neuronal pathway, the mesolimbic pathway, that includes cell bodies in the ventral tegmental area (VTA) and their projections to the nucleus accumbens (NAc), as well as other telencephalic areas such as the amygdala and the prefrontal cortex. This neuronal system is the main mediator of the reward for both natural stimuli and drugs. To identify the mechanisms that underlie the reinforcing properties of nicotine is therefore a priority which requires the development of new experimental protocols in vivo. Human genetic studies have recently identified alterations in the sequence of genes coding for subunits of the nAChR. In particular human polymorphisms at locus 15q25 for α5 nAChR subunit are correlated with an increased incidence of lung cancer and smoking. To better understand the role of this nAChR subunit, we performed a quantitative analysis of the release in striatum of neurotransmitters such as DA and acetylcholine (ACh), which are thought to be main neurobiological substrates of addiction, after administration of several doses of nicotine in mice. With this purpose, we have injected different doses of nicotine (0.1-0.2-0.4-1.0 mg/kg, free base) in knockout mice for the nAChR subunit α5 and wild type mice as control. We have used the intracerebral microdialysis technique to detect DA and ACh extracellular concentrations in NAc. The quantitative determination of these neurotransmitters has been performed by liquid chromatography coupled with mass spectrometry. The dose-response curve for DA follows the typical dose-related increase in both genotypes. Statistical analysis shows that the dose-related increase of DA levels is significantly higher in wild type mice with respect to α5-/- mice. Instead, the analysis of ACh shows that the concentration of this neurotransmitter does not change significantly in the NAc after administration of nicotine in either genotype. The present study shows that α5-containing* nAChRs are probably involved in systemic nicotine-elicited DA, but not ACh, release in NAc, and may therefore represent a main of nicotine reinforcing action that can lead to addiction.