Estrogeni e progesterone: oltre la riproduzione

La ricerca neuroscientifica spiega come gli ormoni riproduttivi proteggono il cervello

Ancora una volta sono estremamente fortunato (si prega di consultare il mio articolo su 8 Abitudini di persone molto fortunate) per avere questo articolo scritto da uno studente laureato che è un esperto di come gli ormoni riproduttivi agiscono sul cervello. Stephanie Koebele sta completando i suoi studi di dottorato nel laboratorio di neuroscienza del Dr. Heather Bimonte-Nelson nel Dipartimento di Psicologia presso l’Arizona State University.

Maria è una donna impegnata. Suo figlio ha appena iniziato il college e sua figlia sta per diplomarsi. Lavora come farmacista e volontario nella sua comunità nei fine settimana. Mentre Mary ha sempre avuto un sacco di energia, negli ultimi anni ha notato che ha sentito improvvisi e scomodi vampate di calore e talvolta si sente insolitamente ansiosa o triste. Ora a 53 anni, sta notando che la sua mente non si sente così acuta come una volta – a volte dimentica le chiavi o dimentica la lista della spesa. Mary è preoccupata che lei stia vivendo dei primi segni di demenza. Ma questa è la spiegazione più probabile?

Fortunatamente, non tutti i ricordi scaduti nella mezza età sono segni di un declino cognitivo futuro. Negli ultimi anni, Mary ha subito la transizione verso la menopausa. Infatti, intorno ai 50 anni, le donne iniziano a sperimentare diversi indicatori fisiologici tra cui: vampate di calore, sudorazioni notturne, aumento di peso, affaticamento, cambiamenti di umore e / o annebbiamento della memoria. Questi sintomi indesiderati sono del tutto normali, comuni e più spesso legati alla transizione alla menopausa. Mary ha sentito che la terapia ormonale può aiutare con le sue vampate di calore e sta valutando la possibilità di chiedere al suo medico le sue opzioni. Vuole capire tutti i benefici, i rischi e gli effetti che questi ormoni possono avere sul suo corpo.

Che cos’è esattamente la menopausa?

Le ovaie sono il principale centro di produzione del corpo per gli ormoni steroidei sessuali estrogeni e progesterone. Le donne nascono con tutte le uova che avranno mai nelle loro ovaie. Durante la vita, alcune di queste uova crescono e vengono ovulate durante ogni ciclo mestruale, durante il quale i livelli circolanti di estrogeni variano tipicamente tra 50-300 pg / ml e progesterone tra 1-20 ng / ml. La maggior parte delle uova non matura mai e sarà invece eliminata naturalmente da un processo chiamato atresia.

Quando una donna ha 50 anni, ci sono pochissime uova nelle ovaie e, di conseguenza, ci sono livelli significativamente inferiori o addirittura inosservabili di estrogeni e progesterone nel corpo. Dopo la menopausa (definita come 12 mesi consecutivi senza periodo mestruale), quando non ci sono più uova, una donna sarà considerata “post-menopausa”. Questo fenomeno ha acquisito importanza dal momento che gli esseri umani vivono una vita sempre più lunga. Pertanto, una donna può vivere 30-50 anni in questa fase della vita post-menopausa e sperimentare cambiamenti unici che possono incidere in modo significativo sulla sua qualità di vita.

La maggior parte delle donne, come Maria, sperimenta una transizione naturale alla menopausa nel corso di quattro-dieci anni; tuttavia, il 10-15% delle donne è sottoposto a chirurgia ginecologica per una serie di motivi. Uno di questi interventi chirurgici, l’ovariectomia (che rimuove chirurgicamente le ovaie) determina un brusco calo degli ormoni derivati ​​dalle ovaie come l’estrogeno e il progesterone a livelli non rilevabili. Questa è essenzialmente una menopausa chirurgicamente indotta che può accadere in qualsiasi momento della vita di una donna.

Stephanie Koebele - used with permission

Livelli di estrogeni e progesterone che cambiano prima, durante e dopo la menopausa.

Fonte: Stephanie Koebele – usato con permesso

Estrogeni e Progesterone

Gli ormoni steroidei sessuali estrogeni e progesterone sono stati scoperti meno di 100 anni fa. Si riteneva che questi ormoni fossero importanti solo per la riproduzione. L’estrogeno regola il ciclo mestruale e l’ovulazione, controlla lo sviluppo caratteristico del sesso secondario durante la pubertà e aiuta a preparare il sistema riproduttivo per una potenziale gravidanza. Il progesterone, un ormone “pro-gestazionale”, lavora insieme agli estrogeni per preparare l’utero alla gravidanza, promuove l’impianto di un ovulo fecondato nell’utero ed è un elemento cruciale per il mantenimento della gravidanza. Se la gravidanza non si verifica in un dato mese, la naturale diminuzione ciclica del progesterone inizia il ciclo mestruale.

Oltre a queste ben note funzioni riproduttive, scoperte più recenti indicano ruoli diversi e di vasta portata non riproduttivi per estrogeni e progesterone, compresi effetti benefici su ossa, capelli, unghie e pelle. Una sorprendente scoperta è che gli estrogeni e il progesterone hanno anche potenti effetti non riproduttivi nel cervello.

Come entrano nel cervello gli estrogeni e il progesterone e cosa fanno esattamente questi “ormoni riproduttivi”? Gli ormoni steroidei sessuali come l’estrogeno e il progesterone sono costituiti da colesterolo e viaggiano nel sangue. Attraversano facilmente le membrane cellulari, oltre che attraverso la barriera emato-encefalica, che consente solo a determinate molecole di entrare nel cervello. Una volta all’interno del sistema nervoso centrale, gli ormoni agiscono sui bersagli dei recettori e attivano i cambiamenti, come l’aumento o la diminuzione dei livelli di proteine ​​e neurotrasmettitori, che influenza significativamente molte strutture e funzioni cerebrali.

Sotto ci sono quattro modi in cui questi “ormoni riproduttivi” influenzano il cervello al di fuori dei loro ruoli abituali nella riproduzione, e perché le donne, come Mary, dovrebbero preoccuparsi di questi effetti.

APPRENDIMENTO E MEMORIA

L’oblio di Maria è un sintomo comune, sebbene sottostimato, della menopausa .

Una delle funzioni meglio studiate degli ormoni steroidei sessuali è il loro ruolo nell’apprendimento e nella memoria. Una struttura cerebrale chiamata ippocampo è intimamente coinvolta nell’apprendimento e nella memoria; specialmente formando memorie esplicite (cioè ricordi per fatti ed esperienze personali).

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Ippocampo del topo con una speciale colorazione per le cellule che rendono il neurotrasmettitore inibitorio GABA associato al rilassamento del sistema nervoso centrale

Fonte: Michael Holter e Dr. Jason Newbern – usato con permesso

L’ippocampo ha molti recettori o siti di azione specifici per estrogeni e progesterone. Quindi, come fa la perdita di questi ormoni con la menopausa naturale o chirurgica a influenzare la salute del cervello? Il Neuroscience of Memory and Aging Laboratory dell’Arizona State University, guidato dal Dr. Heather Bimonte-Nelson, cerca di rispondere a domande sugli effetti e sui ruoli di questi ormoni sul cervello.

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Ippocampo di topo. Blu = neuroni e verde = astrociti (un tipo di glia – cellule di supporto)

Fonte: Michael Holter e Dr. Jason Newbern – usato con permesso

Studiare gli effetti degli ormoni derivati ​​dalle ovaie sul cervello umano è una sfida. Gli scienziati fanno spesso affidamento su modelli animali (tipicamente roditori, che hanno un sistema riproduttivo simile) della menopausa umana. Due modelli prominenti di menopausa includono un modello chirurgico, chiamato ovariectomia (rimozione dell’ovaio chirurgico) e un modello di menopausa transitorio, utilizzando un farmaco chiamato VCD.

Il laboratorio di Bimonte-Nelson ha dimostrato che la rimozione chirurgica dell’ovaio nei ratti era associata a una scarsa memoria di lavoro spaziale; un tipo di memoria a breve termine che richiede il ricordo di diverse informazioni contemporaneamente durante la navigazione in un ambiente (un labirinto). 1 Ratti che hanno ricevuto o 17b-estradiolo (un estrogeno presente in natura) o un progesterone sintetico chiamato levonorgesterolo hanno migliorato la memoria di lavoro in un labirinto. Tuttavia, i ratti che hanno combinato entrambi i farmaci hanno effettivamente aumentato il numero di errori commessi prima di risolvere il labirinto, suggerendo che i farmaci possono agire in opposizione l’uno con l’altro piuttosto che fornire un ulteriore vantaggio. 2

Per esplorare il modo in cui la menopausa transitoria influenza la memoria, Bimonte-Nelson e colleghi hanno dimostrato che la somministrazione di VCD a ratti giovani adulti ha avuto un impatto negativo sulla memoria di lavoro spaziale. 3 Hanno anche dimostrato che somministrare estrogeni coniugati equini (CEE, meglio noto come Premarin), una comune terapia ormonale estrogenica, a ratti di mezza età dopo la menopausa transitoria indotta da VCD ha alterato la memoria, ma lo stesso trattamento ha migliorato la memoria dopo la menopausa chirurgica. Pertanto, a seconda del tipo di modello della menopausa che un animale sperimenta, la terapia ormonale può avere effetti di memoria divergenti. 4

ANSIA E DEPRESSIONE

L’insolita tristezza e l’ansia di Mary potrebbero essere collegate alla sua transizione in menopausa.

I disturbi dell’umore sono più diffusi nelle donne che negli uomini. I cambiamenti nei livelli dell’ormone riproduttivo possono avere un profondo impatto sull’umore.

La serotonina è un neurotrasmettitore strettamente legato alla regolazione dell’umore. L’enzima triptofano idrossilasi-2 (TpH2) converte l’amminoacido triptofano in serotonina. L’estrogeno aumenta l’mRNA di TpH2 (aiuta a produrre più serotonina nel cervello). Potrebbe non sorprendere il fatto che le donne in menopausa (che hanno un basso livello di estrogeni) abbiano una diminuita attività cerebrale serotoninergica e questo potrebbe giocare un ruolo significativo nell’insorgenza di ansia e depressione durante la menopausa. Il laboratorio di Bimonte-Nelson ha scoperto che la rimozione chirurgica delle ovaie nei ratti di mezza età diminuiva l’mRNA di TpH2 e la somministrazione di CEE o 17b-estradiolo aumentava l’espressione di mRNA di TpH2, correlata con una migliore memoria spaziale e comportamenti meno ansiosi e depressivi. 5

Questo studio corrobora l’idea che l’estrogeno è protettivo contro la depressione e l’ansia e che la terapia ormonale estrogenica aiuta a mitigare i cambiamenti legati all’umore dopo la menopausa chirurgica.

RECUPERO DOPO LA CORSA E IL CERVELLO PREGIUDIZIO

Mary ha una storia familiare di ictus e si chiede come la menopausa e l’invecchiamento possano influenzare il suo rischio.

L’estrogeno svolge un ruolo significativo nel modulare la normale funzione cerebrovascolare per mantenere l’omeostasi in diversi modi:

  • Promuove le molecole anti-infiammatorie e regola il flusso sanguigno nel cervello agendo su recettori situati in cellule specializzate che rivestono i vasi sanguigni del cervello chiamate cellule endoteliali.
  • Media la permeabilità della barriera emato-encefalica (anche attraverso le cellule endoteliali).
  • Regola la funzione dei mitocondri e interagisce con la glia (le cellule immunitarie e di supporto del cervello), per mantenere un cervello sano.

Gli ormoni ovarici sono neuroprotettivi dopo l’infortunio. Dopo la menopausa, aumenta il rischio delle donne per ictus e malattie cardiovascolari. Gli estrogeni possono proteggere e guarire il cervello dopo un danno come un ictus ischemico o una lesione traumatica cerebrale (ad esempio, prevenendo la morte di alcune cellule cerebrali post-lesione). Sebbene gli studi clinici non siano ancora conclusivi per quanto riguarda la terapia ormonale contenente estrogeni nel recupero dell’ictus, la comprensione di come l’estrogeno interagisce con la circolazione cerebrale a livello cellulare e molecolare fornisce informazioni sulle future opzioni terapeutiche. 6

Il trattamento con progesterone è stato anche implicato nella neuroprotezione dopo una lesione cerebrale. Modelli animali di ictus e lesioni cerebrali traumatiche indicano che somministrare una dose elevata di progesterone prima o poco dopo l’infortunio riduce le dimensioni dell’area danneggiata, stimola le azioni antinfiammatorie della glia e migliora il recupero della funzione sensoriale-motoria e cognitiva in seguito alla lesione . Questi ormoni riproduttivi possono aumentare i fattori di crescita nel cervello che mettono in moto il processo di recupero. Inoltre, gli ormoni ovarici sono naturalmente metabolizzati ad altre sostanze biologicamente attive. Allopregnanolone, un metabolita del progesterone, è stato accreditato con neuroprotezione dopo lesione attraverso la sua capacità di modulare il neurotrasmettitore inibitorio GABA. 7

È ancora in fase di studio se progesterone ed estrogeno lavorano insieme o attraverso percorsi diversi per promuovere la neuroprotezione e migliorare le prospettive di recupero.

Deanna Dent - used with permission

Fonte: Deanna Dent – usato con permesso

NEURODEGENERAZIONE

I ricordi di memoria sono normali anche nell’invecchiamento sano, ma la menopausa potrebbe influenzare il rischio di Mary di declino cognitivo e / o demenza

L’Organizzazione Mondiale della Sanità stima che la demenza colpisca attualmente circa 47 milioni di persone in tutto il mondo, e nel 2050 questo numero dovrebbe essere triplicato. La demenza non è un fenomeno normale dell’invecchiamento, ma piuttosto un termine generico per malattie e disturbi che si traduce in un progressivo declino della memoria, del funzionamento esecutivo e della capacità di completare in modo indipendente le attività quotidiane. La malattia di Alzheimer (AD) è una di queste malattie neurodegenerative progressive che ha alcune caratteristiche uniche:

  1. L’AD ha due marcatori neuropatologici specifici: placche di amiloide-beta e grovigli di tau neurofibrillari.
  2. AD presenta in due modi principali:
  • Familiare, ad esordio precoce (circa 40 anni). Geneticamente ereditabile e comprende <1% dei casi di AD totali.
  • Sporadico, a esordio tardivo (dopo i 65 anni). Le persone con una forma specifica del gene dell’apolipoproteina – ApoE-ε4 – sono a rischio più elevato

2/3 dei casi diagnosticati sono donne.

Stephanie Koebele - used with permission

Lato sinistro del cervello umano – alcune funzioni di livello superiore

Fonte: Stephanie Koebele – usato con permesso

Mentre né le differenze sessuali nello stato genetico ApoE né l’aumento della longevità femminile rendono pienamente conto del fatto che le donne sono influenzate in modo sproporzionato dall’AD, un’interazione di questi fattori con la perdita di estrogeni e progesterone in menopausa può aiutare a spiegare l’aumentata suscettibilità alle AD con l’invecchiamento. 8

La ricerca della Mayo Clinic ha mostrato l’ovariectomia prima della menopausa naturale e senza la successiva terapia ormonale aumenta il rischio relativo di sviluppare l’AD. È interessante notare che le donne che hanno assunto la terapia ormonale contenente estrogeni dopo ovariectomia fino all’età di 50 anni non avevano un aumentato rischio di sviluppare l’AD, indicando un ruolo neuroprotettivo per gli estrogeni. Sfortunatamente, altri grandi studi clinici hanno concluso che la terapia ormonale può effettivamente aumentare il rischio di demenza, il che aggiunge complessità alla comprensione delle qualità neuroprotettive degli ormoni ovarici. 9

Stephanie Koebele - used with permission

MRI reale coronale di uno degli autori ‘che mostra l’ippocampo in viola

Fonte: Stephanie Koebele – usato con permesso

Torna all’ippocampo: è fondamentale per l’apprendimento e la memoria e caricato con i recettori degli estrogeni e del progesterone. Questa struttura cerebrale è una delle più gravemente colpite dall’AD. Modelli animali transgenici di AD (geni umani inseriti nel loro DNA), suggeriscono che l’ovariectomia può cambiare fisicamente il cervello esacerbando il carico di placche beta-amiloide nell’ippocampo (simile a AD). Il trattamento con estrogeni può migliorare questo.

Tuttavia, altri laboratori non segnalano alcun cambiamento nella patologia di tipo AD dopo la rimozione dell’ovaio o il trattamento con estrogeni e / o nessun miglioramento cognitivo dopo la somministrazione di ormoni. Come tale, la perdita e la sostituzione dell’estrogeno non ha ancora un comprovato effetto causale sullo sviluppo e sulla progressione della patologia di AD, ma interagisce chiaramente con i fattori che contribuiscono allo sviluppo di AD, come l’infiammazione e le alterazioni cerebrovascolari, e quindi è ancora un’area significativa di interesse di ricerca .

La “finestra di opportunità” proposta per i benefici della terapia ormonale avrà probabilmente anche un ruolo significativo nella comprensione delle complesse relazioni tra menopausa, invecchiamento, cervello e malattie neurodegenerative.

Chiaramente, gli effetti di estrogeni e progesterone vanno oltre le gonadi.

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Fonte: Robert Ewing – usato con permesso

Dato che le donne vivono una vita più lunga, scienziati come il dott. Heather Bimonte-Nelson e colleghi del Neuroscience of Memory and Aging Laboratory dell’Arizona State University si sforzano di scoprire nuovi modi per promuovere un sano invecchiamento cerebrale e mantenere un’alta qualità della vita.

Migliore,

Stephanie Koebele e Neil Farber

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Riferimenti

1. Bimonte HA, Denenberg VH. L’estradiolo facilita le prestazioni all’aumentare del carico di memoria di lavoro. Psychoneuroendocrinology. 1999; 24 (2): 161-173.

2. Prakapenka AV, Hiroi R, Quihuis AM, Carson CC, Patel S, Berns-Leone C, Fox C, Sirianni RW, Bimonte-Nelson HA. Effetti contrastanti del singolo contro i regimi combinati di estrogeni e progestinici mentre il carico di memoria di lavoro aumenta nei ratti ovariectomizzati di mezza età: uno più uno non è uguale a due. Neurobiolo Invecchiamento. 2018; 64: 1-14.

3. Koebele SV, Mennenga SE, Hiroi R, Quihuis AM, Hewitt LT, Poisson ML, George C, Mayer LP, Dyer CA, Aiken LS, Demers LM, Carson C, Bimonte-Nelson HA. Cambiamenti cognitivi attraverso la transizione della menopausa: una valutazione longitudinale dell’impatto dell’età e dello stato ovarico sulla memoria spaziale. Horm Behav. 2017; 87: 96-114.

4. Acosta JI, Mayer LP, Braden BB, Nonnenmacher S, Mennenga SE, Bimonte-Nelson HA. Gli effetti cognitivi degli estrogeni equini coniugati dipendono dal fatto che l’eziologia della menopausa sia transitoria o chirurgica. Endocrinologia. 2010; 151 (8): 3795-3804.

5. Hiroi R, Weyrich G, Koebele SV, Mennenga SE, Talboom JS, Hewitt LT, Lavery CN, Mendoza P, Jordan A, Bimonte-Nelson HA. I benefici degli estrogeni della terapia ormonale dipendono dal tipo di estrogeno: il 17-beta-estradiolo e gli estrogeni coniugati equini hanno effetti differenziali sui comportamenti cognitivi, ansiosi e depressivi e aumentano i livelli di mRNA del triptofano idrossilasi-2 nella dorsale. Front Neurosci. 2016; 10 (DEC): 1-20.

6. Engler-Chiurazzi EB, Brown CM, Povroznik JM, Simpkins JW. Estrogeni come neuroprotectanti: azioni estrogeniche nel contesto dell’invecchiamento cognitivo e delle lesioni cerebrali. Prog Neurobiol. Il 2016.

7. Singh M, Su C. Neuroprotezione indotta da progesterone: fattori che possono predire l’efficacia terapeutica. Cervello. 2013; 1514: 98-106.

8. Riedel BC, Thompson PM, Brinton RD. Età, APOE e sesso: triade di rischio di malattia di Alzheimer. J Steroid Biochem Mol Biol. 2016; 160: 134-147.

9. Rocca WA, Grossardt BR, Shuster LT. Ooforectomia, menopausa, trattamento con estrogeni e invecchiamento cognitivo: evidenza clinica per una finestra di opportunità. Cervello. 2011; 1379: 188-198.