- I ricercatori hanno scoperto che la produzione di energia può essere interrotta prima della comparsa della malattia di Alzheimer.
- Il meccanismo alla base di ciò non è stato chiaro.
- Un team di ricercatori ha utilizzato modelli di cellule nervose per decifrare la parte del ciclo di Krebs che viene interrotta nei mitocondri delle persone con malattia di Alzheimer.
Il cervello utilizza il 20% dell’energia del corpo e lo fa in modo sorprendentemente efficiente.
Tuttavia, questo lo rende l’organo più metabolicamente esigente del corpo e la segnalazione cellulare che utilizza questa energia ci consente di eseguire processi cognitivi nel cervello.
L’interruzione del metabolismo energetico e quindi della segnalazione tra le cellule del cervello, può causare problemi cognitivi e
Ciò è legato alla disfunzione dei mitocondri, gli organelli all’interno delle cellule che producono l’energia di cui le cellule hanno bisogno.
Disfunzione mitocondriale come distruttore della salute neurologica
Lo ha detto il dottor Clifford Segil, neurologo del Providence Saint John’s Health Center di Santa Monica, in California Notizie mediche oggi in un’e-mail che la disfunzione mitocondriale è coinvolta anche in altre condizioni
Ha detto che “è noto che la disfunzione mitocondriale è coinvolta nei disturbi muscolari o nelle miopatie”. Inoltre, “[a] condizione chiamata
Per questi motivi, ha affermato il dottor Segil:
“Per me avrebbe senso che le malattie neurodegenerative possano essere dovute a malattie mitocondriali. I mitocondri sono le “centrali elettriche” delle cellule e la loro disfunzione fa sì che le cellule non funzionino e nel cervello è ragionevole pensare che ciò causerebbe una diminuzione delle “sinapsi” o della connessione tra le cellule”.
Metabolismo energetico nella malattia di Alzheimer
Uno studio recente ha dimostrato che l’attività mitocondriale è aumentata nei neuroni nei modelli murini della malattia di Alzheimer, prima dell’insorgenza della malattia.
Ciò è avvenuto insieme ad un aumento dell’attività dei geni coinvolti nella fosforilazione ossidativa, un processo che avviene all’interno dei mitocondri per produrre energia.
Ulteriori esperimenti esaminando i connettori tra i neuroni, chiamati sinapsi, hanno mostrato che in essi si erano accumulate vescicole progettate per degradare le proteine, che hanno influenzato la segnalazione tra le cellule cerebrali.
L'”ipereccitabilità” dei neuroni manifestata prima dell’insorgenza della malattia di Alzheimer è stata al centro della ricerca esistente.
Uno studio pubblicato in
Questa ricerca è stata guidata dal Prof. Stuart Lipton, professore e direttore fondatore presso il Neurodegeneration New Medicines Center, The Scripps Research Institute di La Jolla, California.
Ha contribuito allo sviluppo del farmaco di Alzheimer Namenda, che viene utilizzato nei pazienti con malattia di Alzheimer da moderata a grave per rallentare la progressione della condizione. Funziona riducendo l’attività anormale nel cervello.
Possiamo riparare i mitocondri nell’Alzheimer?
Il team di Scripps Research ha ora utilizzato modelli di cellule nervose, note anche come neuroni, derivati da biopsie cutanee di 40 persone con e senza una mutazione genetica che causa la malattia di Alzheimer, per dimostrare un meccanismo alla base di questa disfunzione mitocondriale.
Inoltre volevano dimostrare che la disfunzione mitocondriale può essere corretta. Si trattava di uno studio di prova, i cui risultati sono stati pubblicati in
I ricercatori hanno analizzato la glicolisi e la fosforilazione ossidativa in questi modelli di neuroni osservando le proteine espresse nelle cellule.
Hanno scoperto che il ciclo di Krebs, il processo che avviene nei mitocondri, produce
Hanno poi coltivato i modelli di neuroni in diversi mezzi per inibire diverse parti del ciclo di Krebs. Ciò ha permesso loro di identificare il punto in cui si è verificata l’interruzione. Hanno scoperto l’interruzione della formazione di una molecola chiamata succinato, un punto chiave del ciclo.
Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che l’introduzione di un analogo succinato in grado di passare attraverso le membrane cellulari ha consentito di ripristinare la produzione di energia in tre quarti delle sinapsi in cui la segnalazione era stata persa.
L’autore principale di questo articolo, il Prof. Lipton, ha detto MNT che la produzione di energia è fondamentale per il funzionamento delle sinapsi. Ha detto: “Sappiamo che le sinapsi, le connessioni tra le cellule nervose, sono il miglior correlato al livello di demenza che si ottiene con la malattia di Alzheimer. Inoltre, sappiamo che le sinapsi richiedono molta energia per mantenere la loro struttura e funzione.
“Quando abbiamo scoperto che la nuova reazione chimica che avevamo scoperto, chiamata S-nitrosilazione della proteina (o ‘SNOing’ una proteina chimicamente) stava decorando gli enzimi coinvolti nella produzione di energia e quindi li inibiva, abbiamo pensato che questo calo di energia potesse essere dannoso le sinapsi. Inoltre, questo ci ha dato l’impulso a recuperare l’energia, formata principalmente nei mitocondri o centrale energetica della cellula, per salvare le sinapsi”.
– Prof. Stuart Lipton
Opportunità per lo sviluppo futuro di farmaci
Sebbene il succinato e la molecola utilizzata in questo studio non possano essere somministrati come farmaco, il team sta ora pianificando di sviluppare un bersaglio farmacologico per questo meccanismo.
Il Prof. Lipton ha spiegato: “Come forse saprai, siamo il gruppo che ha sviluppato e brevettato il farmaco memantina (Namenda) approvato dalla FDA, che riduce questa eccessiva attività elettrica, almeno in parte. A questo scopo stiamo sviluppando farmaci notevolmente migliorati che si stanno facendo strada attraverso il processo di regolamentazione della FDA. A titolo informativo, abbiamo costituito una piccola azienda biotecnologica nell’area di Boston, denominata EuMentis Therapeutics, Inc., per eseguire lo sviluppo di questo farmaco. “
“Stiamo esaminando le vie infiammatorie e altre vie che portano al danneggiamento delle cellule nervose [Alzheimer’s disease] così come utilizzando questi sistemi modello umano. È importante sottolineare che questi sono veri neuroni umani creati da cellule staminali di pazienti, quindi ricreano fedelmente la malattia in diversi aspetti”, ha osservato.
