Estrarre la spazzatura proteica diventa più difficile con l’invecchiamento dei neuroni

Immagine, autofagosomi si accumulano nel neurone di un topo anziano (Credito: Andrea Stavoe, Penn Medicine.

Estrarre la spazzatura proteica diventa più difficile con l’invecchiamento dei neuroni.

Le cellule smaltiscono la “spazzatura” dannosa attraverso l’autofagia, un processo normale e necessario in cui vengono gestite le proteine ​​aggregate e le strutture disfunzionali. Se una parte di questo processo non funziona, i rifiuti si accumulano all’interno delle cellule, eventualmente uccidendole.

Secondo un nuovo studio della Perelman School of Medicine presso l’Università della Pennsylvania, mentre le cellule invecchiano, la loro capacità di smaltire i rifiuti nocivi diminuisce.

I risultati suggeriscono che il deterioramento dell’autofagia nei neuroni invecchiati – cellule che non si riproducono mai e sono vecchie come i corpi che abitano – potrebbe essere un fattore di rischio per una serie di malattie neurodegenerative come la sclerosi laterale amiotrofica, l’Alzheimer e il Parkinson.

Usando l’imaging di cellule vive di neuroni di topi giovani e anziani, Erika Holzbaur, Professore di Fisiologia e il primo autore dello studio Andrea Stavoe,  un postdoctoral fellow nel laboratorio di Holzbaur, hanno pubblicato i loro studi questa settimana in eLife. 

L’importanza dell’autofagia è stata riconosciuta nel 2016 con il premio Nobel in Fisiologia o Medicina.

Vedi anche, L’autofagia è la chiave per una vita più sana?

“Il pensiero corrente tra gli scienziati è che il declino dell’autofagia rende i neuroni più vulnerabili ai rischi genetici o ambientali“, ha detto Holzbaur. “Ciò che motiva la nostra linea di ricerca è che la maggior parte delle malattie neurodegenerative in cui è implicato un deterioramento dell’autofagia, come la SLA e l’Alzheimer, l’Huntington e il Parkinson, sono anche disturbi dell’invecchiamento”.

All’inizio dell’autofagia, un componente all’interno della cellula, chiamato autofagosoma, inghiotte le proteine ​​misfolded o le strutture danneggiate per degradarle, essenzialmente sequestrando questi rifiuti in “un sacchetto biologico della spazzatura”. L’autofagosoma si fonde quindi con una seconda struttura cellulare, chiamata lisosoma, che contiene gli enzimi necessari a scomporre la spazzatura, consentendo ai componenti di essere riciclati e riutilizzati. Questo flusso elegante di rimozione dei rifiuti è ciò che mantiene i neuroni sani, ma in sua assenza, i neuroni alla fine muoiono a causa dell’accumulo di rifiuti non presidiati.

“Pensa alle strade della città durante uno sciopero dei servizi igienici”, ha detto Stavoe.

Il team ha valutato i tassi di autofagia nei neuroni di topo durante l’invecchiamento e ha identificato una diminuzione significativa del numero di autofagosomi prodotti, insieme a difetti pronunciati nella struttura degli autofagosomi prodotti dai neuroni di topi anziani.

I primi stadi della formazione di autofagosomi non sono stati influenzati, ma i ricercatori hanno trovato frequenti stalli nella loro formazione nei topi anziani  in cui gli autofagosomi prodotti risultavano deformi. Questi difetti possono consentire alla spazzatura di accumularsi nelle sinapsi neuronali.

Stavoe fa notare che in altri studi sono stati osservati autofagosomi con membrane deformate nel tessuto cerebrale umano da donatori deceduti con malattia neurodegenerativa.

È importante sottolineare che l’attivazione della proteina WIPI2B nei topi anziani ripristina la formazione di autofagosomi nei neuroni invecchiati, ripristinando il processo di raccolta dei rifiuti autofagici. Questo salvataggio dipende dal livello di attivazione di WIPI2B e fornisce informazioni sulla regolazione biologica della formazione di autofagosomi.

D’altra parte, quando i ricercatori hanno eliminato WIPI2B dai giovani neuroni, la formazione dell’autofagosoma si è arrestata. “Questo straordinario e completo salvataggio dell’autofagia utilizzando una proteina suggerisce un nuovo obiettivo terapeutico per la neurodegenerazione associata all’età”, ha detto Stavoe.

Fonte, eLife