Scoperti nel sangue i biomarcatori dell'insulino-resistenza cerebrale
Se il cervello non risponde più adeguatamente all'insulina (insulino-resistenza), ciò può portare a sovrappeso, diabete e malattia di Alzheimer. I ricercatori del Centro tedesco per la ricerca sul diabete (DZD) di Potsdam e Tubinga hanno scoperto piccole modifiche chimiche del materiale genetico (cambiamenti epigenetici*) nel sangue che indicano la capacità del cervello di rispondere all'insulina. Questi marcatori potrebbero aiutare a rilevare la resistenza all'insulina nel cervello, con un semplice esame del sangue. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science Translational Medicine.
Immagine simbolica
AI-generated image
"L'insulina non è coinvolta solo nel metabolismo, ma svolge anche un ruolo chiave nel cervello per quanto riguarda le funzioni cognitive, la regolazione dell'appetito e l'omeostasi energetica", spiega la Prof.ssa Stephanie Kullmann. Stephanie Kullmann, ricercatrice presso l'Istituto per la Ricerca sul Diabete e le Malattie Metaboliche (IDM) di Helmholtz Munich dell'Università di Tubinga e prima autrice dell'attuale pubblicazione. Ad oggi, l'individuazione dell'insulino-resistenza cerebrale richiede costi e tempi elevati e non sono disponibili biomarcatori. "Il nostro nuovo studio dimostra che possiamo estrarre dal sangue delle firme epigenetiche che indicano in modo molto preciso se il cervello sta ancora rispondendo all'insulina - o se ha smesso di farlo", afferma la Prof.ssa Dr. Annette Schürmann dell'Istituto tedesco di nutrizione umana di Potsdam-Rehbruecke (DIfE).
Classificazione precisa grazie all'apprendimento automatico
Per identificare i marcatori epigenetici, il team di ricerca ha utilizzato un metodo di apprendimento automatico per analizzare i modelli di metilazione del DNA (piccole modifiche chimiche del DNA) nel sangue. Hanno studiato persone senza diabete di tipo 2 (T2D) che differivano in termini di risposta del cervello all'insulina, ma che presentavano valori di sensibilità all'insulina periferica simili. I dati di imaging, i dati metabolici e i dati epigenetici sono stati integrati nel flusso di lavoro di apprendimento automatico.
In una prima coorte di studio con 167 partecipanti, i ricercatori hanno identificato 540 cosiddetti siti CpG con modelli di metilazione che hanno permesso di distinguere in modo affidabile tra persone con e senza resistenza all'insulina nel cervello.
"È degno di nota che molti di questi siti di metilazione siano stati associati a un rischio elevato di T2D", riferisce Meriem Ouni del DIfE, ultimo autore dello studio. "Ciò suggerisce un'influenza reciproca tra l'insulino-resistenza nel cervello e la malattia metabolica".
I risultati sono stati successivamente confermati in due coorti di repliche indipendenti con 33 e 24 persone - e con un alto grado di accuratezza (dall'83% al 94%). "Siamo riusciti a dimostrare che queste firme sono affidabili indipendentemente dall'età o dal BMI", sottolinea Schürmann.
Il sangue come riflesso del cervello
Tutti i 540 siti CpG esaminati hanno mostrato modelli di metilazione modificati. Per 98 dei siti CpG identificati, i ricercatori hanno trovato una correlazione tra la metilazione del sangue e quella del cervello in un set di dati disponibili pubblicamente. Molti dei geni corrispondenti svolgono un ruolo nello sviluppo neuronale, nella formazione delle sinapsi e nella trasmissione dei segnali. "I nostri risultati suggeriscono che il profilo epigenetico del sangue può riflettere processi chiave nel cervello", spiega Ouni.
Grande importanza per la prevenzione e la terapia
Lavori precedenti avevano già dimostrato che le persone con insulino-resistenza cerebrale rispondono meno bene agli interventi sullo stile di vita, immagazzinano più grasso viscerale e provano voglie più frequenti: tutti fattori di rischio per lo sviluppo di T2D.
"In futuro, i marcatori epigenetici appena identificati potrebbero servire come strumento di screening per individuare precocemente i pazienti a rischio e fornire loro un trattamento mirato, ad esempio attraverso cambiamenti dello stile di vita più intensi o nuove sostanze attive", afferma Ouni con convinzione. "Se sappiamo chi è insulino-resistente nel cervello, possiamo rendere gli interventi molto più mirati ed efficaci". L'obiettivo del team è ora quello di sviluppare un pannello di test standardizzato sulla base dei 540 siti CpG identificati, che possa essere utilizzato nella pratica clinica.
Se le firme epigenetiche nel sangue possano essere utilizzate anche per la diagnosi precoce di malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer rimane una domanda per studi futuri.
Collaborazione interdisciplinare
I risultati della ricerca attuale sono stati resi possibili da una stretta collaborazione interdisciplinare tra diverse istituzioni. L'interazione tra i due principali temi di ricerca del DZD: "Il controllo metabolico da parte del cervello" (Brain Academy) e "L'influenza della genetica e dell'epigenetica sullo sviluppo del diabete" (Epigenetic Academy) ha svolto un ruolo fondamentale. Sono stati coinvolti anche scienziati del Center of Brain, Behavior and Metabolism (CBBM) dell'Università di Lubecca e dell'Ospedale Universitario di Ulm. Questa competenza interdisciplinare è stata determinante per acquisire nuove conoscenze sulle complesse relazioni tra metabolismo, epigenetica e cervello.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Stephanie Kullmann, Amandeep Singh, Ratika Sehgal, Fabian Eichelmann, Leontine Sandforth, Britta Wilms, Markus Jähnert, Andreas Peter, Svenja Meyhöfer, Dirk Walther, Hubert Preissl, Hans-Ulrich Häring, Matthias B. Schulze, Martin Heni, Andreas L. Birkenfeld, Annette Schürmann, Meriem Ouni: Circulating Epigenetic Signatures Classifying Brain Insulin Resistance in Humans. Science Translational Medicine
Altre notizie dal dipartimento scienza
