Alzheimer: proteggere la "centrale elettrica" delle cellule può alimentare nuove cure
Le lesioni ai mitocondri - minuscole centrali elettriche all'interno delle cellule che forniscono loro energia - innesca eventi che si verificano all'inizio della malattia di Alzheimer e possono offrire un obiettivo promettente per il trattamento.
Così conclude un nuovo studio pubblicato sulla rivista Alzheimer e demenza ciò mostra come la beta amiloide oligomerica, una proteina altamente tossica, sconvolga i mitocondri.
Lo studio rivela anche come un pretrattamento potrebbe proteggere le cellule cerebrali umane da tali danni.
"I mitocondri", afferma l'autore principale, il dott. Diego Mastroeni, assistente professore presso l'Arizona State University di Tempe, "sono la principale fonte di energia nelle cellule cerebrali e le carenze nel metabolismo energetico hanno dimostrato di essere uno dei primi eventi nella malattia di Alzheimer patobiologia. "
L'Alzheimer è una malattia devastante che distrugge il tessuto cerebrale e priva le persone della loro capacità di pensare, ricordare, prendere decisioni, socializzare e vivere in modo indipendente.
È la forma più comune di demenza e la sesta causa di morte negli Stati Uniti, dove più di 5 milioni di persone sono affette da questa condizione.
Il peso della malattia di Alzheimer negli Stati Uniti cresce con l'invecchiamento della popolazione. Il costo del morbo di Alzheimer e di altre demenze è destinato a salire da 259 miliardi di dollari a 1,1 trilioni di dollari tra il 2017 e il 2050.
Man mano che progredisce, la malattia cambia la biologia e la chimica del cervello causando la morte delle cellule nervose, o neuroni, e il restringimento dei tessuti.
Attualmente non esiste una cura o un trattamento efficace che rallenti in modo significativo il progresso della malattia di Alzheimer.
È noto che i segni del cambiamento precoce dei tessuti sono in atto prima che emergano i sintomi comportamentali dell'Alzheimer; tuttavia, nonostante alcune teorie forti, le cause esatte rimangono un mistero.
Beta amiloide e morbo di Alzheimer
Una teoria dominante sulle origini dell'Alzheimer propone che l'accumulo di frammenti proteici appiccicosi chiamati beta amiloide inneschi la catena di eventi nel cervello che portano alla malattia.
La prova principale a sostegno di questa teoria dell'amiloide è che le autopsie cerebrali di persone morte con la malattia di Alzheimer hanno due tipi distintivi di accumuli proteici anormali: grovigli all'interno delle cellule e placche tra le cellule.
Questi segni distintivi dell'Alzheimer sono stati trovati principalmente nell'ippocampo, nella neocorteccia e in altre parti del cervello che si trovano sotto la corteccia e sono importanti per il pensiero, la memoria e l'apprendimento.
Tuttavia, poiché la ricerca ha approfondito la malattia e le sue possibili cause, sono emersi problemi con la teoria dell'amiloide, affermano gli autori del nuovo studio.
Un problema riguarda le incongruenze nelle prove. Ad esempio, alcuni studi hanno riportato che, nonostante la forte presenza di placche amiloidi nel cervello, alcuni pazienti più anziani non hanno mostrato deficit misurabili nel pensiero e nella memoria, mentre altri pazienti con gravi sintomi simili all'Alzheimer hanno mostrato un accumulo molto ridotto di proteina amiloide anormale. .
Un altro motivo per mettere in discussione la teoria dell'amiloide è che i farmaci sperimentali che prendono di mira l'amiloide come un modo per trattare l'Alzheimer hanno mostrato risultati deludenti negli studi clinici e non sono riusciti a fermare il declino.
Queste domande e questi problemi hanno portato i ricercatori a sostenere che placche e grovigli probabilmente emergono nelle fasi successive dell'Alzheimer e che sono coinvolti altri fattori scatenanti.
Un ruolo per i mitocondri?
I mitocondri sono minuscoli compartimenti all'interno delle cellule in cui ossigeno e sostanze nutritive si trasformano in adenosina trifosfato (ATP), che è la principale fonte di combustibile per l'attività cellulare.
"Decenni di ricerca" hanno rivelato che queste centrali elettriche cellulari differiscono tra il cervello di Alzheimer e il cervello sano.
Ciò ha portato a ritenere che i mitocondri svolgano un ruolo importante nell'Alzheimer, non solo come contributori ma anche come fattori di malattia.
L'attuale dibattito spazia dal suggerire che la beta amiloide causi la disfunzione mitocondriale alla proposta che una "cascata" di cambiamenti mitocondriali "sostituisca gerarchicamente" lo sviluppo della beta amiloide.
Un altro argomento nel dibattito propone che, nella malattia di Alzheimer, una forma "altamente tossica" di beta amiloide - nota come beta amiloide oligomerica - accelera il declino mitocondriale che si verifica naturalmente con l'età.
Il nuovo studio, che esamina l'impatto della beta amiloide oligomerica sui mitocondri nelle cellule cerebrali, fornisce nuove prove in questa direzione.
Prove di interruzione dei mitocondri
Per il loro studio, il dottor Mastroeni e colleghi hanno estratto i neuroni piramidali dall'ippocampo nel cervello di pazienti che erano morti a causa del morbo di Alzheimer.
I neuroni piramidali sono stati descritti come "motori e agitatori" del cervello e sono importanti per l'elaborazione cognitiva. È noto che le malattie che sprecano il cervello come l'Alzheimer uccidono in modo sproporzionato queste cellule.
Quando hanno studiato i neuroni piramidali dell'ippocampo, i ricercatori hanno trovato prove - sotto forma di ridotta espressione di molti geni mitocondriali - per suggerire che i loro mitocondri erano stati interrotti dalla beta amiloide oligomerica.
Hanno scoperto che la stessa ridotta espressione dei geni mitocondriali si è verificata quando hanno esposto le cellule di una linea cellulare di neuroblastoma umano alla proteina tossica.
Altri tipi di cellule - come le cellule di astrociti e microglia - estratte dall'ippocampo dello stesso cervello affetto da malattia di Alzheimer, non hanno mostrato evidenza di mitocondri alterati. Le cellule degli astrociti e della microglia forniscono supporto come il mantenimento dell'equilibrio chimico e la fornitura di nutrienti.
Il pre-trattamento può proteggere i neuroni
In un'altra serie di esperimenti, i ricercatori hanno pretrattato i neuroni umani in laboratorio con un composto strutturalmente simile al CoQ10, noto per aumentare l'ATP e limitare lo stress ossidativo, un altro processo che può degradare i mitocondri.
Quando hanno esposto i neuroni pretrattati alla beta amiloide oligomerica, hanno mostrato segni ridotti di deterioramento mitocondriale. Suggeriscono che questo risultato potrebbe aprire la strada a nuovi trattamenti per il morbo di Alzheimer.
"Questo studio rafforza la tossicità della beta amiloide oligomerica sui mitocondri neuronali e sottolinea l'importanza che i composti protettivi proteggano i mitocondri dalla tossicità della beta amiloide oligomerica".
Dott. Diego Mastroeni
