Immagazzinare l'energia difettosa: come il cervello che invecchia rimane efficiente
Nuove conoscenze sull'invecchiamento sano del cervello
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In un recente studio pubblicato su Cell Systems, un team di ricerca internazionale guidato dal Dr. Dennis de Bakker del Leibniz Institute on Aging - Fritz Lipmann Institute (FLI) di Jena e dal Prof. Robert W. Williams dell'University of Tennessee Health Science Center di Memphis, USA, ha studiato come gli astrociti, cellule di supporto specializzate del cervello, subiscano cambiamenti durante l'invecchiamento. Queste cellule circondano le cellule nervose, le riforniscono di sostanze nutritive, regolano il loro ambiente e svolgono un ruolo chiave nel metabolismo energetico del cervello.
Nel cervello invecchiato dei topi, il glicogeno si accumula negli astrociti (cellule di sostegno) dell'ippocampo. Questi accumuli si verificano con frequenza variabile e sono geneticamente controllati, ma non influiscono sulle prestazioni di apprendimento e memoria.
FLI / Kerstin Wagner; generated with ChatGPT
Gli astrociti fungono anche da riserva energetica, in quanto possono immagazzinare energia sotto forma di glicogeno, una scorta di zuccheri rapidamente disponibile che può essere rilasciata in caso di necessità, ad esempio quando le cellule nervose sono particolarmente attive. In genere, il glicogeno è una molecola con diverse catene molecolari aggiunte, chiamate anche rami, il che è importante per la sua funzione. Con l'avanzare dell'età, tuttavia, diventa più comune il glicogeno poco ramificato, che è più difficile da scomporre e viene invece immagazzinato in ammassi chiamati corpi poliglucosano (PGB). Queste strutture insolite possono essere presenti in tutto il cervello, ma si arricchiscono nell'ippocampo, una regione del cervello particolarmente importante per l'apprendimento e la memoria.
Le cellule cerebrali che invecchiano subiscono cambiamenti nell'immagazzinamento dell'energia
I ricercatori sono riusciti a dimostrare che, nei topi anziani, il glicogeno sotto ramificato si accumula in modo particolare negli astrociti dell'ippocampo. Tuttavia, ciò non avviene in modo uniforme, ma piuttosto in strutture insolitamente raggruppate chiamate PGB. Queste si formano con frequenza variabile a seconda del background genetico dei topi.
"Abbiamo visto che alcuni animali, invecchiando, formavano un numero particolarmente elevato di questi aggregati di glicogeno, mentre altri non ne avevano quasi nessuno", spiega il dottor de Bakker, capo del gruppo di ricerca presso l'FLI. Le differenze genetiche sono sufficienti a moltiplicare questo effetto".
L'accumulo di glicogeno disfunzionale è modulato da un locus sul cromosoma 1
Confrontando numerose linee di topi geneticamente definite, i ricercatori hanno trovato un risultato chiaro: una sezione specifica del genoma ha un'influenza significativa sul modo in cui l'accumulo di energia negli astrociti cambia con l'età. Il locus genico agisce come un interruttore che determina il grado di carico di PGB. È interessante notare che non sono le cellule nervose stesse a essere colpite, ma solo il loro ambiente di supporto. Gli astrociti sono essenziali per il metabolismo cerebrale e i loro cambiamenti sono stati spesso interpretati come un segnale di allarme.
"Per molto tempo si è pensato che tali accumuli nel cervello fossero un segno di perdita funzionale o di malattia iniziale", spiega il Prof. Williams, co-leader dello studio. "Tuttavia, i risultati della nostra ricerca dimostrano che non è necessariamente così".
Nessuna conseguenza misurabile per la memoria e le funzioni cognitive
Forse il risultato più sorprendente dello studio è che anche gli aggregati di glicogeno molto pronunciati non hanno avuto un impatto misurabile sulla funzione cognitiva degli animali, concordano i co-autori Alicia Gómez-Pascual e Dow M. Glikman. In una serie di test comportamentali sulla memoria, la capacità di apprendimento e l'orientamento spaziale, i topi con molti aggregati hanno ottenuto risultati paragonabili a quelli degli animali senza PGB. Ciò suggerisce che i cambiamenti cellulari osservati possono far parte di un normale processo di invecchiamento geneticamente controllato e non sono necessariamente patologici.
"Invecchiare significa cambiare, ma non tutti i cambiamenti della vecchiaia sono automaticamente pericolosi", spiega il dottor de Bakker. "I nostri dati dimostrano che il cervello è sorprendentemente robusto e resistente a certi cambiamenti biochimici".
Rilevanza per la ricerca sull'invecchiamento e sulla demenza
"Questo studio è una dimostrazione impressionante di come i dati sperimentali possano acquisire valore nel tempo grazie a una collaborazione prolungata". I dati originali sono stati generati quasi 30 anni fa dal Prof. Mathias Jucker, oggi ricercatore di punta sulla malattia di Alzheimer presso l'Università di Tubinga, durante il suo periodo di lavoro presso il National Institute on Aging degli Stati Uniti. Il Dr. Rupert Overall dell'Università Humboldt di Berlino ha rivitalizzato l'indagine su questi dati riunendo un team di scienziati di prima nomina, che sono riusciti a identificare i geni candidati chiave che contribuiscono alle differenze nel numero di aggregati di poliglucosano all'interno degli astrociti dell'ippocampo. La sfida è ora quella di tradurre queste scoperte in terapie, per affrontare sia il normale declino cognitivo legato all'età sia le malattie molto più debilitanti che erodono la memoria e le funzioni", riassume il Prof. Williams.
Lo studio aiuta a riclassificare i cambiamenti cerebrali legati all'età, perché nella ricerca sull'invecchiamento e sulla demenza è importante distinguere con precisione se questi cambiamenti contribuiscono alla malattia o sono solo effetti collaterali del normale processo di invecchiamento.
"A lungo termine, i nostri nuovi risultati potrebbero aiutare a evitare interpretazioni errate dei cambiamenti legati all'età e a concentrarsi maggiormente sui meccanismi che compromettono la funzione cerebrale. Con questa comprensione di base, quali cambiamenti sono innocui e quali no, dovrebbe essere possibile cercare in modo più specifico i processi veramente problematici", afferma il team di ricerca.
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
Alicia Gómez-Pascual, Dow M. Glikman, Hui Xin Ng, James E. Tomkins, Lu Lu, Ying Xu, David G. Ashbrook, Catherine Kaczorowski, Gerd Kempermann, John Killmar, Khyobeni Mozhui, Oliver Ohlenschläger, Rudolf Aebersold, Donald K. Ingram, Evan G. Williams, Mathias Jucker, Rupert W. Overall, Robert W. Williams, Dennis E.M. de Bakker; "The Smarcal1-Usp37 locus modulates glycogen aggregation in astrocytes of the aged hippocampus"; Cell Systems
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