Ghrelin è l"unico ormone circolante che aumenta l"appetito e l"assunzione di cibo nei mammiferi e nell"uomo e, perciò, è stato anche chiamato l'ormone della fame; questo effetto si manifesta sia nel caso venga somministrato perifericamente, sia centralmente (9; 56). Nei nuclei arcuato, paraventricolare e ventromediale dell"ipotalamo, importanti nel controllo dell"appetito e del nutrimento, il GHS-R è altamente espresso. Per questo motivo, la somministrazione di ghrelin determina l"aumento dell"espressione di c-fos in queste aree. I neuroni del nucleo arcuato attivati da ghrelin contengono il neuropeptide Y (NPY) e l"agouti-related peptide (AgRP), due potenti fattori oressizzanti, la cui sintesi, infatti, è indotta dall"ormone. Questo dimostra che l"effetto oressizzante di ghrelin è mediato, almeno in parte, da NPY e AgRP. A conferma di ciò, il pretrattamento di ratti con anticorpi anti-NPY blocca l"effetto di ghrelin sull"assunzione di cibo; analogamente, la cosomministrazione di ghrelin e antagonisti dei recettori Y1 e Y5 di NPY blocca l"effetto oressigenico (21).Il meccanismo intracellulare che porta alla secrezione di NPY e AgRP è complesso.L"attivazione del GHS-R, attraverso la via proteina G q11 -fosolipasi C -proteina cinasi C, determina l"aumento del calcio intracellulare che attiva la calmodulina cinasi cinasi 2 (CaMKK2). Questo enzima, a sua volta, è responsabile dell"attivazione della proteina cinasi attivata da AMP (AMPK) per mezzo della fosforilazione. Ghrelin potrebbe anche coinvolgere la protein fosfatasi-2C-α (PP2C-α), responsabile della defosforilazione di AMPK, e l"effetto finale su AMPK potrebbe essere il risultato tra il modificato equilibrio tra CaMKK2e PP2C. AMPK è un enzima altamente conservato sensibile alle variazioni del rapporto AMP/ATP della cellula e, nella forma attiva, promuove i processi catabolici che producono ATP. AMPK sembra essere il mediatore dell"effetto oressigenico ed anoressigenico di numerosi ormoni e sostanze, inclusi leptina, insulina, glucosio, cannabinoidi, adiponectina, glucocorticoidi, ormoni tiroidei, metformina, acido α-lipoico, α-MSH, MT-II e fattore neurotrofico ciliare. L"enzima media l"effetto oressizzante di ghrelin attraverso l"inibizione della sintesi de novo degli acidi grassi nel nucleo ventromediale dell"ipotalamo e la promozione della β ossidazione. In particolare, esso blocca l"acetil coenzima A carbos-silasi, impedendo la sintesi di malonil-CoA, substrato della sintesi de novo degli acidi grassi. Questo stimola la carnitina palmitoil trasferasi 1, che trasporta gli acidi grassi all"interno del mitocondrio, aumentando, in ultimo, la β ossidazione. Inoltre, AMPK inibisce anche un altro enzima, la acido grasso sintetasi (FAS), di cui il malonil-CoA è substrato. Durante la β ossidazione sono prodotti ROS (reactive oxygen species) che stimolano la sintesi della proteina disaccoppiante 2 (UCP2), responsabile della termogenesi, che promuove la rimozione degli stessi. Infine, la UCP2 induce la trascrizione di NPY e AgRP, attraverso meccanismi ad oggi non noti. L"integrità di questo complesso meccanismo intracellulare è indispensabile per il compimento dell"azione oressigenica di ghrelin (23; 57).Come accennato in precedenza, AMPK media anche l"effetto oressigenico dei cannabinoidi. Recenti studi, hanno dimostrato che il sistema degli endocannabinoidi è indispensabile per la stimolazione dell"appetito da parte di ghrelin (Figura 4-2). Non solo le vie di segnalazione di ghrelin e di questi neurotrasmettitori convergono su AMPK, ma il GHS induce anche la sintesi dell"endocannabinoide 2-arachidinoil glicerolo (2-AG): infatti, l"aumento del calcio intracellulare attiva, direttamente o grazie alla PKC, la diacilglicerolo lipasi α, responsabile della sintesi del 2-AG nelle cellule parvocellulari postsinaptiche del nucleo paraventricolare dell"ipotalamo (PVN). Il 2-AG, rilasciato nello spazio extracellulare, si lega al recettore CB1 sull"assone presinaptico dei neuroni che in-nervano il PVN, inibendo il rilascio di glutammato e stimolando l"attività della AMPK (58).AgRP stimola l"appetito attraverso l"antagonismo dei recettori MC3 e MC4 della melanocortina che ha un effetto anoressizzante (59) (Figura 4-3). Infatti, il trattamento di ratti con melanocortina o con anticorpi anti-AgRP sopprime l"assunzione di cibo indotta da ghrelin. Esperimenti condotti in topi KO per GHS-R, recettori della melanocortina (MCR), NPY o AgRP singolarmente o in combinazione, hanno dimostrato che GHS-R è indispensabile per l"azione oressizzante di ghrelin somministrato perifericamente. Similmente, l"azione è considerevolmente diminuita in topi KO per MCR e assente negli animali KO per NPY e AgRP in combinazione. L"effetto oressigenico è presente, ma diminuito, in topi KO per NPY ed intatto in esemplari KO solamente per AgRP (21).I neuroni NPY inibiscono i neuroni anoressigenici contenenti pro-opiomelanocortina (POMC), che secernono melanocortina. Quindi, ghrelin stimola l"assunzione di cibo agendo sulla melanocortina su due fronti: attraverso l"inibizione del rilascio, grazie a NPY, e grazie all"antagonismo del recettore, per opera di AgRP (21) (Figura 4-3). Ghrelin, inoltre, inibisce i neuroni contenenti i peptidi anoressizzanti cocaine and amphetamine-related transcripts (13; 59).Un"altra via, oltre a quella della melanocortina, è, però, implicata nell"effetto oressigenico di ghrelin: quella delle orexine. Le orexine A e B sono due peptidi sintetizzati nell"ipotalamo laterale coinvolti nella regolazione del ritmo sonno-veglia, del comportamento e della nutrizione. Ghrelin stimola l"espressione di c-fos nei neuroni secernenti le orexine, che sono raggiunti da proiezioni dei neuroni del nucleo arcuato (13). Anticorpi anti-orexine sopprimono l"effetto oressigenico di ghrelin e l"assunzione di cibo indotta dall"ormone è ridotta in topi privi di orexine. Inoltre ci sono connessioni ed interazioni tra le orexine ed i neuroni AgRP/NPY (Figura 4-3). Curiosamente, è stato osservato che anche ghrelin non acilato ha un effetto oressigenico mediato dalle orexine, ma che non coinvolge il GHS-R (21).L"azione regolatrice di ghrelin sull"introito calorico sembra essere mediata anche dalle fibre afferenti ed efferenti del nervo vago. La somministrazione endovenosa di basse dosi dell"ormone diminuisce l"attività afferente del nervo vago a livello gastrico; inoltre, nei ratti, il blocco delle fibre vagali afferenti abolisce l"alimentazione indotta da ghrelin, la secrezione di GH e l"attivazione dei neuroni producenti NPY e GHRH (22).Gli effetti di ghrelin sono controbilanciati dall"ormone leptina, espresso e secreto dal tessuto adiposo bianco: infatti, esso inibisce i neuroni NPY e AgRP, mentre stimola la secrezione di melanocortina dai neuroni POMC, e riduce i livelli degli endocannabinoidi, risultando in un"azione anoressizzante (Figura 4-3). Un altro peptide, l"obestatina, codificato dallo stesso gene di ghrelin, sembra diminuire lo stimolo della fame e l"assunzione di cibo nei roditori. Tuttavia, saranno necessari studi su altre specie per confermare questi risultati preliminari (6).Il ruolo di GH nell"azione oressizzante di ghrelin non è chiaro. La somministrazione intracerebroventricolare di ghrelin a topi wild type o KO per il recettore di GH (GH-R) aumenta l"assunzione di cibo solo nei primi. Inoltre, ghrelin non induce la sintesi del mRNA di NPY o AgRP nell"ipotalamo in animali con deficit di GH-R (21).Dall"evidenza che ghrelin stimola la fame perfino quando è iniettato direttamente nella via di segnalazione della gratificazione nell"area mesolimbica, è stato supposto che l"ormone possa essere anche implicato nell"assunzione di cibo a scopo edonistico e non solo nutritivo. A sostegno di questa ipotesi, è stato osservato che il legame di ghrelin nell"area tegmentale ventrale stimola l"attività dei neuroni dopaminergici, mediatori del sistema di gratificazione, la formazione di sinapsi e il turnover della dopamina nel nucleo accumbens. Tuttavia la scarsità di dati disponibile non permette di trarre conclusioni definitive (37).Ghrelin incrementa l"assunzione di cibo aumentando il numero di pasti senza alterarne la dimensione (56). Dato che i livelli plasmatici di ghrelin quasi raddoppiano subito prima dei pasti e calano poco dopo l"assunzione di cibo, si pensa che questo ormone abbia un ruolo nello stimolare l"inizio del pasto (19). La secrezione preprandiale di ghrelin sembra anche essere una risposta cefalica parte del processo anticipatorio di preparazione dell"organismo all"ingestione di cibo (56). È possibile che l"aumento preprandiale di ghrelin dipenda in parte dall"apprendimento, poiché ratti addestrati a ricevere il cibo a certi orari mostrano un incremento anticipatorio di ghrelin assente in ratti non addestrati (60). In conclusione, ghrelin sembra essere responsabile del mantenimento dell"equilibrio energetico a breve termine.