Alzheimer: cosa porta al danno alle cellule cerebrali?
Gli scienziati hanno scoperto un meccanismo attraverso il quale una proteina cerebrale tossica che è un segno distintivo della malattia di Alzheimer può danneggiare i neuroni o le cellule cerebrali.
Il team dell'Istituto di neuroscienze di Grenoble in Francia che ha fatto la scoperta suggerisce anche un potenziale modo per disarmare il meccanismo durante le prime fasi della malattia.
Lo studio riguarda il funzionamento delle spine dendritiche, che sono le minuscole strutture nelle parti ramificate delle cellule cerebrali che ricevono segnali da altre cellule cerebrali.
Sembra che la beta-amiloide, una proteina tossica che si accumula nel cervello delle persone con malattia di Alzheimer, inneschi un meccanismo che interrompe il funzionamento delle spine dendritiche.
Il meccanismo disabilita una proteina chiamata cofilina 1 e l'attività di questa proteina è cruciale per il buon funzionamento delle spine dendritiche.
Il Journal of Neuroscience ha recentemente pubblicato un documento di studio sulla ricerca.
Descrive come il team ha utilizzato campioni di tessuto cerebrale da modelli murini e persone con malattia di Alzheimer per arrivare alle loro scoperte.
Una scoperta chiave è stata che l'esposizione ai peptidi beta-amiloidi, che sono i mattoni della proteina tossica, ha portato ad un aumento della forma inattiva di cofilina 1.
"Per di più", osserva il coautore dello studio José Martínez-Hernández, Ph.D., che ora lavora presso il Dipartimento di Biochimica e Biologia Molecolare presso l'Università dei Paesi Baschi in Spagna, "i peptidi beta-amiloidi portano a meno spine a lungo termine; quando cessano di essere funzionali, si perdono gradualmente nel tempo ".
La malattia di Alzheimer distrugge le connessioni cerebrali
L'Alzheimer è una malattia cerebrale irreversibile che peggiora nel tempo. È la causa più comune di demenza.
La malattia erode la capacità di ricordare, pensare e svolgere compiti semplici, fino a quando le persone con Alzheimer non possono più prendersi cura di se stesse. La maggior parte delle persone inizia a manifestare sintomi a metà degli anni '60.
Secondo il National Institute on Aging, gli esperti ritengono che ci siano più di 5,5 milioni di persone che convivono con la malattia di Alzheimer negli Stati Uniti.
Diverse forme di demenza hanno caratteristiche diverse. Nella malattia di Alzheimer, le caratteristiche distintive includono un accumulo tossico di beta-amiloide e un'altra proteina chiamata tau e la perdita di connessioni tra i neuroni.
I neuroni trasmettono informazioni nel cervello e trasportano segnali dal cervello ad altre parti del corpo, come organi e muscoli.
I miliardi di neuroni nel cervello comunicano tra loro inviando e ricevendo messaggi chimici attraverso "strutture specializzate" note come sinapsi. Queste strutture vanno e vengono e si rafforzano e si indeboliscono, a seconda dell'esperienza.
Il cervello immagazzina informazioni a lungo termine modificando la chimica e la struttura delle sinapsi. Gli scienziati ritengono che la natura dinamica e fluttuante delle sinapsi sia alla base della memoria e dell'apprendimento.
Sinapsi, spine dendritiche e citoscheletri
Quando le informazioni, sotto forma di messaggeri chimici, viaggiano attraverso una sinapsi da una cellula cerebrale a un'altra, le strutture ramificate chiamate dendriti portano i segnali nel neurone ricevente.
Le spine dendritiche sono minuscole sporgenze sulle strutture ramificate che ricevono attivamente segnali da altre cellule cerebrali.
La recente ricerca rivela come, nel tessuto cerebrale colpito dal morbo di Alzheimer, la beta-amiloide tossica altera le sinapsi riducendo l'attività della proteina cofilina 1 nelle spine dendritiche.
Le cellule cerebrali hanno un citoscheletro che non solo sostiene la loro struttura tridimensionale, ma è anche responsabile del trasporto dinamico di sostanze all'interno della cellula.
I citoscheletri hanno questa capacità perché sono costituiti da filamenti di actina altamente attivi, che, come spiega Martínez, "sono ancorati ma si muovono costantemente come se fossero una scala mobile".
Cofilin 1 rompe i filamenti in unità di actina separate, "un compito che mantiene attive le dinamiche", aggiunge.
L'inattivazione della cofilina 1 danneggia le spine dendritiche
La fosforilazione, o l'aggiunta di un gruppo fosforile, alla cofilina 1, tuttavia, rende la proteina inattiva.
I ricercatori hanno osservato come l'esposizione ai peptidi beta-amiloidi nelle cellule cerebrali coltivate ha portato a più cofilina fosforilata 1. Ciò ha ridotto il dinamismo dei filamenti di actina e, a sua volta, ha compromesso la capacità delle spine dendritiche di ricevere segnali.
Ulteriori indagini hanno rivelato che un enzima chiamato protein chinasi associata a Rho (ROCK) potrebbe essere un obiettivo per ridurre la fosforilazione della cofilina 1. L'enzima attiva e disattiva altre molecole attraverso la fosforilazione.
I test con un farmaco chiamato Fasudil che blocca ROCK hanno dimostrato che ha invertito gli effetti osservati dal team nei filamenti di actina.
Martínez afferma che i risultati dello studio supportano l'idea che prendere di mira ROCK e cofilina 1 durante le prime fasi della malattia di Alzheimer potrebbe potenzialmente evitare il danno che la beta-amiloide infligge alle spine dendritiche e alle sinapsi.
Suggerisce che un'ulteriore ricerca sui farmaci che "bloccano specificamente quella fosforilazione" della cofilina 1 nelle cellule cerebrali potrebbe essere una strada promettente per trovare nuovi trattamenti per la malattia di Alzheimer.
“Non abbiamo messo a punto un meccanismo d'azione, ma abbiamo confermato che l'inibizione della via della fosforilazione della cofilina 1 impedisce che l'esposizione ai peptidi beta-amiloidi causi la disattivazione della proteina e il conseguente effetto sul citoscheletro delle spine dendritiche. "
José Martínez-Hernández, Ph.D.
