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Ricerche

Scoperta sulle 'centrali energetiche' delle cellule può aiutare contro l'Alzheimer

Mitochondra close up

Un ricercatore sull'esercizio fisico dell'Università della Virginia ha scoperto come il nostro corpo assicura il corretto funzionamento delle centrali energetiche delle cellule. I risultati potrebbero aprire la porta a trattamenti migliori per molte malattie comuni, tra cui l'Alzheimer e il diabete.


La nuova ricerca di Zhen Yan PhD e dei suoi colleghi dell'UVA ha rivelato come le nostre cellule rilevano problemi e eseguono il controllo di qualità sulle 'batterie' cellulari chiamate mitocondri. Yan ha passato molti anni a cercare di capire meglio il funzionamento dei mitocondri, e definisce la nuova scoperta come la più entusiasmante della sua carriera.


Yan, direttore del Centro Ricerca Muscoli Scheletrici del Centro Ricerca Cardiovascolare dell'UVA, ha detto:

"I mitocondri per me sono il centro dell'universo, visto che tutte le cellule del nostro corpo fanno affidamento sui mitocondri per produrre energia e devono avere un sistema a prova di bomba per garantire che le centrali energetiche funzionino correttamente.

"Certe malattie croniche, conosciute anche come malattie non trasmissibili, come il diabete, l'insufficienza cardiaca e l'Alzheimer, che hanno un impatto catastrofico su tanti individui, famiglie e su tutta la società, sono causate da problemi ai mitocondri nelle cellule".

 

Rilevatori di stress

Yan e il suo team hanno scoperto dei sensori speciali sulla membrana esterna che circonda i mitocondri in vari tessuti, sia nei topi che negli umani. Questi sensori rilevano lo 'stress energetico', come quello causato dall'esercizio fisico o dal digiuno, e segnalano i mitocondri danneggiati, perché siano degradati e rimossi.


Questo processo di pulizia essenziale è chiamato 'mitofagia', e la sua esistenza è stata suggerita per la prima volta più di 100 anni fa, ma il suo funzionamento non è mai stato completamente compreso. La nuova ricerca di Yan offre le risposte attese da tempo.


Yan e i suoi colleghi hanno scoperto che i sensori mitocondriali, chiamati 'mitoAMPK', esistono in forme leggermente diverse in diversi tessuti. Ad esempio, un tipo sembrava particolarmente attivo nel muscolo scheletrico. In un nuovo articolo scientifico che delinea le loro scoperte, i ricercatori descrivono la varietà di sensori come "inaspettatamente complessa". E continuano definendo il modo in cui questi sensori forniscono un sistema vitale di controllo dei danni che salvaguarda la fornitura di energia cellulare.


Una scoperta dello studio che Yan trova estremamente emozionante: il trattamento dei topi con metformina, il farmaco anti-diabete di prima linea più efficace, attiva i mitoAMPK nei muscoli scheletrici senza attivare gli AMPK nelle altre parti delle cellule.


La scoperta è la migliore illustrazione dell'importanza di attivare il mitoAMPK, e il controllo di qualità mitocondriale, per trattare una malattia cronica comune che è causata dall'accumulo di mitocondri disfunzionali nel nostro corpo. Spiega anche perché l'esercizio regolare è così potente nel prevenire e trattare tali malattie.


Le nuove intuizioni acquisite nel controllo mitocondriale di qualità potenziano gli sforzi per sviluppare nuovi trattamenti per le malattie non trasmissibili che hanno raggiunto proporzioni pandemiche e che si stima siano la causa del 71% di tutte le morti.


Yan, che fa parte della Divisione Medicina Cardiovascolare dell'UVA, dice che sarà importante per i medici capire meglio come delle malattie specifiche interferiscono con la funzione mitocondriale. E le sue nuove scoperte hanno preparato il terreno per questo. Egli dice:

"Abbiamo sviluppato modelli genetici per individuare i passaggi fondamentali dell'attivazione dei mitoAMPK e siamo sulla strada di scoprire le molecole magiche controllate dai mitoAMPK.

"I risultati ci hanno insegnato molto sulla bellezza del sistema di sensori del nostro corpo. La società dovrebbe sicuramente approfittare di questi risultati per promuovere un esercizio regolare per favorire la salute e prevenire le malattie e per sviluppare farmaci efficaci che imitano l'esercizio".

 

 

 


Fonte: University of Virginia (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Joshua Drake, Rebecca Wilson, Rhianna Laker, Yuntian Guan, Hannah Spaulding, Anna Nichenko, Wenqing Shen, Huayu Shang, Maya Dorn, Kian Huang, Mei Zhang, Aloka Bandara, Matthew Brisendine, Jennifer Kashatus, Poonam Sharma, Alexander Young, Jitendra Gautam, Ruofan Cao, Horst Wallrabe, Paul Chang, Michael Wong, Eric Desjardins, Simon Hawley, George Christ, David Kashatus, Clint Miller, Matthew Wolf, Ammasi Periasamy, Gregory Steinberg, Grahame Hardie, Zhen Yan. Mitochondria-localized AMPK responds to local energetics and contributes to exercise and energetic stress-induced mitophagy. PNAS, 14 Sep 2021, DOI

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