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Nelle neurodegenerazioni, le cellule immunitarie del cervello sono 'fameliche' di zucchero
All'inizio di una malattia neurodegenerativa, le microglia (le cellule immunitarie del cervello) assorbono in misura molto maggiore di quanto si pensasse finora il glucosio, una molecola di zucchero. A questa conclusione sono arrivati degli studi eseguiti al DZNE e alla LMU Klinikum München, e pubblicati sulla rivista Science Translational Medicine.
Questi risultati sono di grande significato per l'interpretazione delle scansioni cerebrali raffiguranti la distribuzione del glucosio nel cervello. Inoltre, tali dati basati su immagini potrebbero potenzialmente servire come biomarcatori per cogliere non invasivamente la risposta delle microglia agli interventi terapeutici nelle persone con demenza.
Nell'uomo, il cervello è uno degli organi con il più alto consumo di energia, consumo che può cambiare con l'età e anche a causa di una malattia, ad esempio del morbo di Alzheimer (MA).
Il dott. Matthias Brendel, vicedirettore del Dipartimento di Medicina Nucleare alla LMU Klinikum München, ha affermato:
"Il metabolismo energetico può essere registrato indirettamente attraverso la distribuzione del glucosio nel cervello. Il glucosio è un portatore di energia. Si presume quindi che il punto dove si accumula nel cervello sia particolarmente alta la domanda di energia, e di conseguenza l'attività cerebrale".
La tecnica di misurazione maggiormente usata per questo scopo è una variante speciale della tomografia ad emissioni di positrone (PET), chiamata FDG-PET nel gergo tecnico. Gli individui esaminati ricevono una soluzione acquosa contenente glucosio radioattivo che si distribuisce nel cervello. Le radiazioni emesse dalle molecole di zucchero vengono quindi misurate da uno scanner e visualizzate.
"Tuttavia, la risoluzione spaziale è insufficiente per determinare in quali cellule si accumula il glucosio. In definitiva, ottieni un segnale misto che nasce non solo dai neuroni, ma anche dalle microglia e da altri tipi di cellule presenti nel cervello", afferma Brendel.
Precisione cellulare
Christian Haass, leader del gruppo di ricerca al DZNE e professore di biochimica alla LMU di Monaco di Baviera, afferma:
"Ciò che è scritto nei libri di testo è che il segnale FDG-PET proviene principalmente dai neuroni, perché sono considerati i maggiori consumatori di energia nel cervello.
"Volevamo testare questo concetto e abbiamo scoperto che il segnale in realtà viene prevalentemente dalle microglia. Questo vale almeno nelle prime fasi della malattia neurodegenerativa, quando il danno nervoso non è ancora così avanzato. In questo caso, vediamo che le microglia richiedono grandi quantità di zucchero.
"Questo sembra essere necessario per consentire loro una risposta immunitaria acuta e altamente bisognosa di energia, che può essere diretta, ad esempio, contro gli aggregati proteici correlati alla malattia. Solo nel corso successivo della malattia, il segnale PET sembra essere dominato dai neuroni".
I risultati dei ricercatori di Monaco di Baviera si basano su indagini di laboratorio nonché su studi PET in circa 30 pazienti con demenza, causata dal MA o dalla cosiddetta taupatia a quattro ripetizioni. I risultati sono supportati, ad esempio, dagli studi sui topi le cui microglia sono state rimosse in gran parte dal cervello o, per così dire, disattivate.
Inoltre, è stata usata una tecnica di nuova concezione che ha permesso di riordinare le cellule derivate dal cervello dei topi in base al tipo di cellula e di misurare separatamente il loro assorbimento di zucchero.
Conseguenze per la ricerca e la pratica
"La FDG-PET è usata nella ricerca sulla demenza e nel contesto della cura clinica", dice Brendel. "Pertanto i nostri risultati sono rilevanti per la corretta interpretazione di tali immagini cerebrali. Hanno anche fatto nuova luce su alcune osservazioni finora enigmatiche. Tuttavia, questo non mette in discussione le diagnosi esistenti. Piuttosto, ci fa capire meglio i meccanismi della malattia".
Haass trae ulteriori conclusioni dai risultati attuali:
"Negli ultimi anni, è diventato evidente che le microglia hanno un ruolo cruciale e protettivo nel MA e in altre malattie neurodegenerative. Sarebbe molto utile riuscire a monitorare non invasivamente l'attività di queste cellule, ad esempio la loro risposta ai farmaci. In particolare, per determinare se una terapia funziona. I nostri risultati suggeriscono che questo si potrebbe fare con la PET".
Fonte: DZNE - German Center for Neurodegenerative Diseases (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Xianyuan Xiang, ..., Christian Haass, Matthias Brendel. Microglial activation states drive glucose uptake and FDG-PET alterations in neurodegenerative diseases. Science Translational Medicine, 2021, DOI
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