Lo stress ossidativo rallenta il cervello, ma il freno può essere sbloccato di nuovo
I processi chiave dell'invecchiamento cerebrale possono essere reversibili
Annunci
Con l'invecchiamento, il cervello subisce diversi cambiamenti. I neuroni funzionano in modo meno efficiente e i principali sistemi di regolazione all'interno delle cellule si sbilanciano. Il controllo di qualità delle proteine, che assicura che le proteine vengano elaborate, riciclate o scomposte in modo corretto, è particolarmente compromesso.
In considerazione di ciò, i ricercatori del Leibniz Institute on Aging-Fritz Lipmann Institute (FLI) e della Health and Medical University Potsdam, insieme ad altri partner italiani e tedeschi, hanno studiato come lo stress ossidativo causato dall'accumulo di specie reattive dell'ossigeno contribuisca all'ossidazione delle proteine e quindi influisca su questi processi nel cervello che invecchia. L'obiettivo era determinare in che misura questo stress interferisce con i sistemi di controllo molecolare delle cellule e quali conseguenze ha sull'equilibrio proteico, noto anche come omeostasi proteica.
L'attenzione si è concentrata sul modo in cui lo stress ossidativo influisce sulla funzione delle deubiquitylasi (DUB). Si tratta di enzimi che rimuovono le etichette di ubiquitina dalle proteine, regolandone così la degradazione o l'ulteriore elaborazione. Con l'età, nelle cellule si verifica una sorta di "arrugginimento molecolare", cioè l'accumulo di danni ossidativi che colpiscono in particolare questi enzimi sensibili.
Lo studio, ora pubblicato su "Nature Communications", dimostra che lo stress ossidativo e l'ossidazione delle proteine riducono in modo specifico l'attività delle deubiquitylasi senza tuttavia alterarne la quantità. Ciò è dovuto a modifiche chimiche dei residui sensibili di cisteina degli enzimi, che ne limitano la funzione. "Vediamo che lo stress ossidativo ha un effetto regolatore, agendo come un freno per rallentare in modo specifico le funzioni dell'enzima centrale", spiega il dottor Alessandro Ori, ex capogruppo alla FLI e autore principale dello studio.
L'omeostasi proteica nel cervello si sbilancia
Le conseguenze vanno oltre le singole proteine e riguardano intere reti cellulari, in particolare il sistema ubiquitina-proteasoma, responsabile della degradazione delle proteine. L'omeostasi proteica nel cervello viene così sbilanciata.
"Ciò che colpisce particolarmente è che questi cambiamenti si verificano molto presto nel processo di invecchiamento, anche prima che altre parti del sistema di degradazione delle proteine siano compromesse", aggiunge Amit Kumar Sahu, dottorando presso l'FLI e primo autore dello studio.
L'inibizione delle deubiquitylasi è reversibile
Nonostante la compromissione funzionale osservata, questo effetto non è permanente. In esperimenti successivi, i ricercatori hanno potuto dimostrare che l'inibizione delle deubiquitylasi può essere invertita dall'antiossidante NACET (N-acetilcisteina etil estere). Si tratta di una piccola molecola antiossidante che nell'organismo funge da precursore dell'importante aminoacido cisteina, necessario, tra l'altro, per la formazione del glutatione antiossidante dell'organismo.
"I nostri risultati dimostrano che l'inibizione non è un danno irreversibile, ma piuttosto una limitazione regolata della funzione enzimatica", spiega Thorsten Pfirrmann, professore di biochimica presso la Health and Medical University di Potsdam e coautore dello studio.
Questo chiarisce che gli enzimi non perdono la loro integrità strutturale, cioè la loro struttura e composizione spaziale fondamentale, a causa dell'inibizione, ma la mantengono. Piuttosto, la loro attività è controllata da processi dipendenti dal redox, cioè dalle condizioni chimiche all'interno della cellula.
I processi chiave dell'invecchiamento cerebrale possono essere reversibili
I risultati della ricerca suggeriscono che lo stress ossidativo non è solo un effetto collaterale dell'invecchiamento, ma influenza attivamente i processi regolatori chiave del cervello. Allo stesso tempo, però, il trattamento NACET offre un potenziale approccio per modulare in modo specifico questi processi.
"Abbiamo identificato un potenziale bersaglio precoce nell'invecchiamento molecolare del cervello", affermano i ricercatori, "che potrebbe essere importante per la stabilità del controllo di qualità cellulare". A lungo termine, questi risultati potrebbero aiutarci a comprendere meglio lo sviluppo di malattie neurodegenerative come l'Alzheimer o il Parkinson, in cui i disturbi della degradazione delle proteine svolgono un ruolo centrale.
Gli studi futuri dovranno ora dimostrare se il ripristino dell'attività enzimatica ha un impatto sulle funzioni cerebrali, come la memoria o altre capacità cognitive in età avanzata. Ciò solleva la questione se i cambiamenti cerebrali legati all'età possano non solo essere rallentati, ma anche parzialmente invertiti.
Sono necessari ulteriori studi per determinare se questi risultati sperimentali nei topi e nei killifish che invecchiano possano essere applicati all'uomo. Tuttavia, i risultati forniscono una prima importante prova che i processi chiave dell'invecchiamento cerebrale possono essere reversibili.
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
Amit Kumar Sahu, Alberto Minetti, Domenico Di Fraia, Antonio Marino, Patrick Rainer Winterhalter, Daniela Giustarini, Ranieri Rossi, Andreas Simm, Francesco Neri, Federico Galvagni, Christoph Gerhardt, Thorsten Pfirrmann, Alessandro Ori; "Oxidative stress causes a reversible decrease of deubiquitylases activity in old vertebrate brains"; Nature Communications, Volume 17, 2026-4-21
Altre notizie dal dipartimento scienza
