(Alzheimer-Immagine Credit Public Domain).
I vermi non si muovono quando hanno il morbo di Alzheimer. Eppure qualcosa ha aiutato i vermi con la malattia a resistere alla malattia nel laboratorio della Prof.ssa Jessica Tanis all’Università del Delaware.
Nel risolvere il mistero, Tanis e il suo team hanno fornito nuovi indizi sul potenziale impatto della dieta sull’Alzheimer, la temuta malattia degenerativa del cervello che affligge più di 6 milioni di americani. Alcuni anni fa, Tanis e il suo team hanno iniziato a studiare i fattori che influenzano l’insorgenza e la progressione della malattia di Alzheimer. Stavano facendo ricerche genetiche con C. elegans, un minuscolo verme del suolo che è oggetto di numerosi studi. L’espressione dell’amiloide-beta, una proteina tossica implicata nell’Alzheimer, paralizza i vermi entro 36 ore dal raggiungimento dell’età adulta. Mentre i vermi in una capsula di Petri nel laboratorio di Tanis sono stati resi completamente immobili, i vermi della stessa età nella capsula di Petri adiacente erano ancora capaci di muoversi movimento, come documentato dagli scienziati, con “piegamenti del corpo”.
“Questa osservazione è stata fatta dalla mia studentessa di master Kirstn Kervin”, ha detto Tanis, un assistente Prof. presso il Dipartimento di Scienze Biologiche dell’UD. “Kervin ha ripetuto l’esperimento ancora e ancora, con gli stessi risultati. Dopo anni di ricerca, il team ha finalmente scoperto un’importante differenza”, ha detto Tanis. “Tutti i vermi sono stati coltivati con una dieta di E. coli, ma si scopre che un ceppo di E. coli aveva livelli più alti di vitamina B12 rispetto all’altro. Sebbene all’epoca il lavoro di Tanis fosse incentrato sui fattori genetici, ha reindirizzato la sua ricerca per esaminare questa vitamina e il suo ruolo protettivo nell’Alzheimer”.
Imparare dai vermi
C. elegans è un nematode, un verme sottile e trasparente lungo solo un millimetro, che vive nel suolo, dove si nutre di batteri. Dagli anni ’70, questo verme è stato visto come un organismo modello, oggetto di numerosi studi perché è un sistema molto più semplice di noi umani per studiare la biologia cellulare e le malattie.
“Come esseri umani, abbiamo un’immensa diversità genetica e diete così complesse che rende davvero difficile decifrare come un fattore dietetico sta influenzando l’insorgenza e la progressione dell’Alzheimer”, ha detto Tanis. “Ecco dove i vermi sono incredibili. I vermi che usiamo hanno tutti esattamente lo stesso background genetico, reagiscono all’amiloide-beta come fanno gli umani e possiamo controllare esattamente ciò che mangiano, quindi possiamo davvero arrivare ai meccanismi molecolari al lavoro”.
Nel cervello degli esseri umani con Alzheimer, l’accumulo di amiloide-beta nel corso degli anni provoca effetti tossici nelle cellule, con conseguente riduzione dell’energia, frammentazione dei mitocondri, le centrali elettriche delle cellule e stress ossidativo da un eccesso di radicali liberi. “La stessa cosa accade in C. elegans”, ha detto Tanis, “ma nel giro di poche ore. L’amiloide-beta provoca la paralisi nei vermi”.
“La lettura è nera o bianca: i vermi si stanno muovendo o no”, ha detto Tanis. “Quando abbiamo somministrato vitamina B12 ai vermi che ne erano carenti, la paralisi si è verificata molto più lentamente, il che ci ha immediatamente detto che
I vermi con B12 avevano anche livelli di energia più elevati e uno stress ossidativo inferiore nelle loro cellule“.
Il team ha determinato che la vitamina B12 si basa su un enzima specifico chiamato metionina sintasi per funzionare. Senza la presenza di quell’enzima, la vitamina B12 non ha alcun effetto. Inoltre, l’aggiunta della vitamina alla dieta funzionava solo se gli animali erano carenti di vitamina B12. Dare più B12 agli animali con livelli sani non li aiuta in alcun modo. Il team ha anche dimostrato che la vitamina B12 non ha alcun effetto sui livelli di beta amiloide nei vermi.
Tanis riconosce ai suoi studenti il merito del loro duro lavoro e dei loro contributi. Il primo autore dell’articolo di ricerca, Andy Lam, sta perseguendo una doppia laurea alla UD: un dottorato in scienze biologiche e un master in amministrazione aziendale. Ha trascorso anni a lavorare sui protocolli di laboratorio fondamentali per lo studio. Ha condotto decine e decine di esperimenti e osservazioni documentate durante la notte numerose volte.
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Un obiettivo futuro è automatizzare questi esperimenti utilizzando un sistema ad alto rendimento presso il Bio-Imaging Center di UD abbinato a un’analisi di apprendimento profondo per rilevare se i vermi si muovono o meno. Ciò consentirebbe al team di esaminare più rapidamente le interazioni tra dieta e genetica.
“Abbiamo essenzialmente identificato questo percorso molecolare e stiamo cercando di vedere cos’altro si attiva”, ha detto Tanis. “La vitamina B12 può essere protettiva per più malattie neurodegenerative come la SLA e il Parkinson? Lo stiamo esaminando“.
Kirsten Kervin si è laureata alla UD con un master ed è ora ricercatrice presso WuXi AppTec a Philadelphia; è stata la sua astuta osservazione su C. elegans che ha messo in moto il progetto. “Quell’osservazione iniziale ha aperto un mondo completamente diverso”, ha detto Tanis, “che è in qualche modo la storia della mia carriera di ricercatore qui all’UD. Sono venuto qui pensando che avrei studiato una cosa, ma ora ne sto studiando un’altra. Non è stato semplice, ma ha aperto un’area di ricerca completamente nuova che stiamo perseguendo. Quel “noi” che lavoriamo su questo progetto ora include due studenti laureati, un associato di ricerca post-dottorato, tre studenti universitari e collaborazioni con il Centro di Bio-Imaging e più laboratori UD”.
“In questo momento, non esiste un trattamento efficace per il morbo di Alzheimer”, ha detto Tanis. “Ci sono alcuni fattori che non puoi cambiare: non puoi cambiare il fatto che invecchi e non puoi cambiare una predisposizione genetica all’Alzheimer. Ma una cosa che puoi controllare è ciò che mangi. Se le persone potessero cambiare la loro dieta per influenzare l’ insorgenza della malattia, sarebbe fantastico. È qualcosa che il mio laboratorio è entusiasta di continuare a esplorare”.
La ricerca è pubblicata nel numero del 28 settembre di Cell Reports.
Fonte:Medicalxpress
