Ricerche

Si dice spesso che un po' di stress può far bene. Ora gli scienziati hanno dimostrato che lo stesso può essere vero per le cellule, scoprendo un meccanismo che potrebbe aiutare a prevenire l'accumulo dei grovigli di proteine viste di solito nella demenza.

Una caratteristica di malattie come l'Alzheimer e il Parkinson, chiamate neurodegenerazioni, è l'accumulo di proteine ​​mal ripiegate. Queste proteine, come l'amiloide e la tau nell'Alzheimer, formano 'aggregati' che possono causare danni irreversibili alle cellule nervose nel cervello.

Il ripiegamento delle proteine ​​è un processo normale del corpo, e negli individui sani le cellule eseguono una forma di controllo di qualità per garantire che le proteine ​​siano piegate correttamente e che quelle ​​mal piegate siano distrutte. Ma nelle malattie neurodegenerative, questo sistema si deteriora, con conseguenze potenzialmente devastanti.

Con l'invecchiamento della popolazione globale, un numero crescente di persone riceverà la diagnosi di demenza, rendendo sempre più urgente la ricerca di farmaci efficaci. Tuttavia, i progressi sono lenti, mancano ancora medicinali che possono prevenire o rimuovere l'accumulo di aggregati.

In uno studio pubblicato su Nature Communications, un team guidato da scienziati dell'Università di Cambridge, ha identificato un nuovo meccanismo che sembra invertire l'accumulo di aggregati, non eliminandoli completamente, ma piuttosto facendo in modo che si 'ripieghino'.

"Proprio come quando ci stressiamo per un carico pesante di lavoro, anche le cellule possono essere 'stressate' se vengono chiamate a produrre una grande quantità di proteine. Ci sono molte ragioni per cui questo potrebbe avvenire, ad esempio quando producono anticorpi in risposta a un'infezione", ha spiegato il dott. Edward Avezov dell'UK Dementia Research Institute dell'Università di Cambridge. “Ci siamo concentrati sullo stress di un componente delle cellule chiamato reticolo endoplasmatico, che è responsabile della produzione di circa un terzo delle nostre proteine, e abbiamo ipotizzato che questo stress potesse causare errato piegamento".

Il reticolo endoplasmatico (ER) è una struttura a membrana che si trova nelle cellule dei mammiferi. Ha una serie di funzioni importanti, tra cui la sintesi, la piegatura, la modifica e il trasporto delle proteine ​​necessarie sulla superficie o fuori della cellula. Il dott. Avezov e i colleghi hanno ipotizzato che stressare l'ER potrebbe portare a errato piegamento e aggregazione delle proteine, diminuendo la sua capacità di funzionare correttamente, con aumento conseguente dell'aggregazione.

Sono stati sorpresi di scoprire che era vero il contrario.

"Siamo rimasti stupiti di scoprire che stressare la cellula ha in realtà eliminato gli aggregati, non degradandoli o eliminandoli, ma districandoli, potenzialmente permettendo loro di ri-piegarsi correttamente", ha affermato il dott. Avezov. "Se riuscissimo a trovare un modo per risvegliare questo meccanismo senza stressare le cellule - che potrebbe causare più danni che benefici - allora potremmo essere in grado di trovare un modo per trattare alcune forme di demenza".

La componente principale di questo meccanismo sembra far parte di una classe di proteine ​​chiamate proteine ​​di shock termico (HSP, heat shock proteins), un numero maggiore delle quali è prodotto quando le cellule sono esposte a una temperatura al di sopra di quella normale di crescita e in risposta allo stress.

Il dott. Avezov ipotizza che ciò potrebbe aiutare a spiegare una delle osservazioni più insolite nel campo della ricerca sulla demenza:

“Di recente alcuni studi nei paesi scandinavi hanno suggerito che le persone che usano regolarmente la sauna potrebbero avere a un rischio inferiore di sviluppare la demenza. Una possibile spiegazione di questo è che questo lieve stress innesca una maggiore attività delle HSP, aiutando a correggere le proteine ​​aggrovigliate".

Uno dei fattori che finora ha ostacolato questo campo di ricerca è stata l'incapacità di visualizzare questi processi nelle cellule vive. Lavorando con team della Pennsylvania State University e dell'Università dell'Algarve in Portogallo, il team ha sviluppato una tecnica che consente di rilevare l'errato piegamento delle proteine ​​nelle cellule vive. Si basa sulla misurazione di modelli di luce di una sostanza chimica brillante su una scala di nanosecondi, un miliardo di secondo.

"È affascinante il modo in cui la misurazione della durata della fluorescenza della nostra sonda sulla scala dei nanosecondi al microscopio laser rende evidenti gli aggregati altrimenti invisibili all'interno della cellula", ha affermato il prof. Eduardo Melo, uno dei primi autori, dell'Università di Algarve.