(Alzheimer-Immagine Credit Public Domain).
Tipicamente caratterizzato come velenoso, corrosivo e puzzolente di uova marce, la reputazione dell’idrogeno solforato potrebbe presto essere rinnovata. Negli esperimenti sui topi, i ricercatori hanno dimostrato che il gas maleodorante può aiutare a proteggere le cellule cerebrali che invecchiano dal morbo di Alzheimer. La scoperta delle reazioni biochimiche che rendono questo possibile apre le porte allo sviluppo di nuovi farmaci per combattere le malattie neurodegenerative.
Lo studio è stato condotto dalla John Hopkins Medicine University, in collaborazione con l’Università di Exeter. I risultati dello studio sono stati riportati in The Proceedings of the National Academies of Science.
“I nostri nuovi dati collegano saldamente invecchiamento, neurodegenerazione e segnalazione cellulare all’idrogeno solforato e altre molecole gassose all’interno della cellula”, afferma Bindu Paul, M.Sc., Ph.D., docente di ricerca in neuroscienze presso il dipartimento di Solomon H. Snyder of Neuroscience presso la Johns Hopkins University School of Medicine e autore principale dello studio.
Il corpo umano crea naturalmente piccole quantità di idrogeno solforato per aiutare a regolare le funzioni in tutto il corpo dal metabolismo cellulare alla dilatazione dei vasi sanguigni. Il campo in rapida crescita della gassotrasmissione mostra che i gas sono le principali molecole messaggere cellulari, con particolare importanza nel cervello. Tuttavia, a differenza dei neurotrasmettitori convenzionali, i gas non possono essere immagazzinati nelle vescicole. Pertanto, i gas agiscono attraverso meccanismi molto diversi per facilitare rapidamente la messaggistica cellulare. “Nel caso dell’idrogeno solforato, ciò comporta la modifica delle proteine bersaglio mediante un processo chiamato solfidratazione chimica”, che modula la loro attività, afferma Solomon Snyder, D.Phil., D.Sc., MD, Professore di neuroscienze presso la Johns Hopkins University School of Medicine e co-autore corrispondente dello studio.
Precedenti studi, utilizzando un nuovo metodo, hanno dimostrato che i livelli di solfidratazione nel cervello diminuiscono con l’età, una tendenza che è amplificata nei pazienti con malattia di Alzheimer. “Utilizzando lo stesso metodo, ora confermiamo una diminuzione della solfidratazione nel cervello di AD”, afferma il collaboratore Milos Filipovic, Ph.D., Principal Investigator, Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften — ISAS.
Per la ricerca attuale, gli scienziati della Johns Hopkins Medicine hanno studiato topi geneticamente modificati per imitare la malattia di Alzheimer umana. Hanno iniettato ai topi un composto che trasporta idrogeno solforato, chiamato NaGYY, sviluppato dai loro collaboratori presso l’Università di Exeter, che rilascia lentamente le molecole di idrogeno solforato mentre viaggia in tutto il corpo. I ricercatori hanno quindi testato i topi per i cambiamenti nella memoria e nella funzione motoria per un periodo di 12 settimane.
Test comportamentali sui topi hanno mostrato che l’idrogeno solforato ha migliorato la funzione cognitiva e motoria del 50% rispetto ai topi che non hanno ricevuto le iniezioni di NaGYY. I topi trattati sono stati in grado di ricordare meglio le posizioni delle uscite dalla piattaforma e sono apparsi fisicamente più attivi rispetto alle loro controparti non trattate con la malattia di Alzheimer simulata.
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“Fino a poco tempo, i ricercatori non avevano gli strumenti farmacologici per imitare il modo in cui il corpo produce lentamente piccole quantità di H2S all’interno delle cellule.” Il composto utilizzato in questo studio fa proprio questo e mostra che correggendo i livelli cerebrali di H2S, potremmo invertire con successo alcuni aspetti di Morbo di Alzheimer “, afferma il collaboratore dello studio, Matt Whiteman, Ph.D., Professore di terapia sperimentale presso l’Università di Exeter Medical School.
I risultati hanno mostrato che gli esiti comportamentali della malattia di Alzheimer potrebbero essere invertiti utilizzando l’idrogeno solforato, ma i ricercatori volevano studiare come il cervello reagiva chimicamente alla molecola gassosa.
Una serie di esperimenti biochimici ha rivelato una modifica a un enzima comune, chiamato glicogeno sintasi β (GSK3β). In presenza di livelli sani di idrogeno solforato, GSK3β agisce tipicamente come una molecola di segnalazione, aggiungendo marcatori chimici ad altre proteine e alterandone la funzione. Tuttavia, i ricercatori hanno osservato che in assenza di idrogeno solforato, GSK3β è eccessivamente attratto da un’altra proteina nel cervello, chiamata Tau.
Quando GSK3β interagisce con Tau, Tau si trasforma in una forma che si aggroviglia e si raggruppa all’interno delle cellule nervose. Man mano che i grumi di Tau crescono, le proteine aggrovigliate bloccano la comunicazione tra i nervi, provocandone la morte. Ciò porta al deterioramento e all’eventuale perdita della cognizione, della memoria e della funzione motoria che è caratteristica della malattia di Alzheimer.
“Comprendere la cascata di eventi è importante per progettare terapie in grado di bloccare questa interazione come è in grado di fare l’ idrogeno solforato naturale “, afferma Daniel Giovinazzo, MD / Ph.D. primo autore dello studio.
Il team della Johns Hopkins Medicine e i suoi collaboratori internazionali intendono continuare a studiare come i gruppi di zolfo interagiscono con GSK3β e altre proteine coinvolte nella patogenesi della malattia di Alzheimer in altri sistemi cellulari e di organi. Il team prevede inoltre di testare nuove molecole di rilascio di idrogeno solforato come parte della loro impresa in corso.
