Un team di ricercatori del McLean Hospital e della Harvard Medical School, guidati da Kai C. Sonntag e dal Dr. Bruce M. Cohen, ha trovato un collegamento tra la produzione di energia disturbata e lo sviluppo della malattia di Alzheimer.
Lo studio è stato pubblicato in Scientific Reports.
“Questi risultati hanno diverse implicazioni per comprendere e sviluppare un potenziale intervento terapeutico”, ha spiegato Sonntag, ricercatore associato di cellule staminali presso l’Ospedale McLean e un assistente di psichiatria presso la Harvard Medical School. “I nostri risultati supportano l’ipotesi che la disfunzione di componenti interagenti multipli del metabolismo bioenergetico può essere un meccanismo chiave che sottende e contribuisce al rischio e alla fisiopatologia di questa devastante malattia“.
Per tre decenni, si è pensato che l’accumulo di piccole molecole tossiche nel cervello, chiamate beta amiloide è fondamentale per lo sviluppo della malattia di Alzheimer (AD). Le prove forti derivano dall’esame di forme familiari o precoci della malattia che interessano circa il 5% dei pazienti AD e hanno associazioni con mutazioni che portano a livelli anormalmente elevati o alla elaborazione anomala della proteina Beta amiloide nel cervello. Tuttavia, l’ipotesi dell’accumulo della beta amiloide non è stata sufficiente a spiegare i cambiamenti patologici che colpiscono più di 5 milioni di anziani negli Stati Uniti.
” Nell’alzheimer i cambiamenti riguardano anche la bioenergetica e il metabolismo”, ha dichiarato Cohen, Direttore del Programma per la ricerca neuropsichiatrica dell’ospedale McLean. “La bioenergetica è la produzione, l’uso e lo scambio di energia all’interno e tra le cellule o gli organi e l’ambiente. È da tempo noto che i cambiamenti bioenergetici si verificano con l’invecchiamento e colpiscono l’intero corpo, ma soprattutto il cervello, per l’energia “.
Secondo Sonntag e Cohen, è meno chiaro quali cambiamenti nella bioenergetica siano sottostanti la malattia e se sono una conseguenza dell’invecchiamento e della malattia stessa.
( Vedi anche:Individuate strutture cerebrali che favoriscono la resistenza all’ alzheimer).
Nel loro studio, Sonntag e Cohen hanno analizzato i profili bioenergetici dei fibroblasti cutanei da pazienti LOAD ossia AD sporadica con insorgenza tardiva e controlli sani, in funzione dell’età e della malattia. Gli scienziati hanno esaminato le due componenti principali che producono energia nelle cellule: (1) la glicolisi, che è il meccanismo per convertire il glucosio in molecole di combustibile per il consumo da parte dei mitocondri e (2) la combustione di questi combustibili nei mitocondri che usano ossigeno, un processo chiamato fosforilazione ossidativa o respirazione mitocondriale.
I ricercatori hanno scoperto che “le cellule da pazienti con LOAD presentavano un metabolismo mitocondriale compromesso, con una riduzione delle molecole importanti nella produzione di energia, tra cui l’adenina dinucleotide di nicotinamide (NAD). I fibroblasti hanno anche dimostrato uno spostamento della produzione di energia alla glicolisi, nonostante l’impossibilità di aumentare l’assorbimento di glucosio in risposta all’insulina analogica IGF-1. Sia il metabolismo mitocondriale anormale sia l’aumento della glicolisi nelle cellule erano non specifiche nè della malattia e nè dell’età, mentre l’assorbimento di glucosio diminuito e l’incapacità di rispondere a IGF-1 erano una caratteristica sia dell’età che della malattia“.
“L’osservazione che i fibroblasti hanno avuto una carenza nel potenziale metabolico mitocondriale e un aumento della attività glicolica per mantenere l’approvvigionamento energetico è indicativa e si adatta alla conoscenza attuale secondo la quale le cellule invecchianti soffrono sempre di stress ossidativo che ostacola la produzione di energia mitocondriale“, dice Sonntag.
Cohen ha aggiunto che poichè le cellule nervose del cervello si affidano quasi interamente alle energie derivate da mitocondri, il fallimento della funzione mitocondriale, osservato in tutto il corpo, potrebbe essere particolarmente dannoso per il cervello.
I risultati dello studio si legano a risultati di altri studi che dimostrano che la diminuzioni di produzione di molecole legate all’energia (e specificamente NAD) sono caratteristiche del normale invecchiamento suggerendo che le anomalie nei processi che coinvolgono queste molecole possono anche essere un fattore di rischio per lo sviluppo delle malattie neurodegenerative come la LOAD. Non è ancora chiaro se modulare questi composti potrebbe rallentare il processo di invecchiamento e prevenire o ritardare l’inizio della malattia. Tuttavia, sono in corso diverse prove cliniche per verificare questa possibilità. Altre modifiche sono uniche per l’ alzheimer e anche queste possono essere obiettivi per l’intervento terapeutico.
Anche se questi risultati sono significativi, gli autori del’ articolo sottolineano che la patogenesi della LOAD è multifattoriale, poiché la bioenergetica è una parte della determinazione del rischio e fanno anche notare che i fibroblasti cutanei studiati non sono il tipo di cellule primarie che sono influenzate nella malattia.
“Tuttavia, poiché i cambiamenti bioenergetici sono a livello di tutto il corpo, le osservazioni fatte nei fibroblasti possono anche essere rilevanti per le cellule del cervello”, ha specificato Sonntag. “Infatti, i cambiamenti metabolici come la riduzione del glucosio e la resistenza all’insulina / IGF-1 possono essere alla base dell’associazione tra vari disturbi dell’invecchiamento, come il diabete di tipo 2 e l’AD“.
Sonntag e Cohen sono già impegnati in follow-up che mirano a studiare queste caratteristiche bioenergetiche nelle cellule nervose del cervello e astrociti generati dalle cellule staminali pluripotenti indotte e derivate dal paziente, come modello di invecchiamento.
La speranza del gruppo di ricerca è che i risultati di questi studi possano rivelare ulteriori approfondimenti sul ruolo della bioenergetica nella patogenesi dell’alzheimer e nuovi obiettivi di intervento, sia nella prevenzione che nel trattamento.
Fonte: McLean Hospital
