Ricerche

In uno studio durato 5 anni, Sarah Cohen PhD, biologa cellulare della UNC e Ian Windham della Rockefeller University, descrivono l'interazione tra grassi e proteine nelle cellule cerebrali e come la loro disfunzione contribuisce aIlo sviluppo dell'Alzheimer a esordio tardivo.

Astrociti trattati con acido oleico: l'ApoE è in giallo e le gocce lipidiche in magenta.

Sarah Cohen PhD, ricercatrice della University of North Carolina (UNC) e Ian Windham, ex dottorando del Cohen Lab, hanno fatto una nuova scoperta sull'apolipoproteina E (ApoE), il maggiore fattore di rischio genetico per il morbo di Alzheimer (MA) ad esordio tardivo.

Gli anziani che hanno ereditato dai genitori una variante genetica chiamata ApoE4 hanno un rischio da 2 a 3 volte maggiore di sviluppare la malattia neurodegenerativa ad esordio tardivo. Se i ricercatori potessero capire meglio l'influenza dell'ApoE4 sulle cellule cerebrali, avrebbero un aiuto per progettare terapie efficaci e puntare i meccanismi che aumentano il rischio della malattia.

Cohen e Windham hanno condotto uno studio eccezionalmente completo di 5 anni per capire e visualizzare meglio la relazione tra ApoE4, MA e molecole di grasso chiamate lipidi nel cervello.

"Abbiamo scoperto che le cellule cerebrali chiamate astrociti sono più vulnerabili ai danni e possono persino diventare disfunzionali quando l'ApoE4 circonda i loro centri di conservazione lipidici", ha affermato la Cohen, assistente prof.ssa di biologia cellulare e fisiologia e autrice senior dello studio pubblicato sul Journal of Cell Biology. "Questo meccanismo potrebbe spiegare esattamente perché l'ApoE4 aumenta il rischio di MA a livello cellulare".

Il ruolo dei lipidi nel cervello

Il 60% della massa secca del cervello è composto da lipidi, che hanno ruoli importanti nel cervello, come conservare l'energia cellulare e formare la mielina, la sostanza che circonda e isola i neuroni.

I lipidi possono essere in compartimenti specializzati di stoccaggio di grassi chiamati goccioline lipidiche all'interno degli astrociti. Per quanto possano essere utili, i lipidi possono anche diventare tossici se le condizioni sono giuste.

Quando eccitati o stressati, i neuroni rilasciano lipidi tossici nell'ambiente. Gli astrociti hanno il compito di ripulire i lipidi tossici fluttuanti e impedire loro di accumularsi nel cervello.

Se gli astrociti diventano danneggiati o disfunzionali in qualunque modo, non possono svolgere i loro compiti di pulizia. Di conseguenza, altre cellule cerebrali, chiamate microglia, non possono eliminare le placche di amiloide-beta (Aβ) nel cervello, un altro fattore di traino del MA.

Vedere l'ApoE in tempo reale

L'ApoE è prodotto dagli astrociti. Proprio come un taxi, la proteina supervisiona il rilascio e il trasporto di lipidi tra i tipi di cellule nel cervello. Windham e Cohen volevano vedere cosa succede esattamente con i lipidi negli astrociti.

Windham ha guidato il compito, creando un sistema di etichettatura e marcatori che consentiva loro di vedere al microscopio l'interno degli astrociti in azione.

"Etichettare l'ApoE con una proteina fluorescente verde ci ha permesso di vedere i diversi luoghi dove va l'ApoE all'interno delle cellule viventi", ha detto Windham, ora post-dottorato della Rockefeller University e primo autore dello studio.

Il team ha nutrito inizialmente gli astrociti con acido oleico, un acido grasso omega-9 prodotto naturalmente nel corpo. Usando un microscopio, il team ha osservato la solita formazione di goccioline lipidiche. L'ApoE4, sorprendentemente, si è ficcato sulle goccioline lipidiche come un magnete e ha cambiato la forma e le dimensioni delle goccioline.

È diventato del tutto chiaro ai ricercatori che l'ApoE4 può sfuggire alla secrezione, bloccarsi all'interno degli astrociti e migrare verso le goccioline lipidiche all'interno degli astrociti. Windham e Cohen ipotizzano che la composizione alterata delle goccioline lipidiche potrebbe causare la disfunzione degli astrociti e influenzare la capacità delle microglia di eliminare l'Aβ.

Lipidi: la prossima frontiera

Tuttavia, è necessario fare ulteriori ricerche per conoscere i dettagli. Cohen spera che queste scoperte enfatizzino ulteriormente il ruolo delle goccioline lipidiche nel MA e in altre malattie neurodegenerative.

"Nel suo primo studio, Alois Alzheimer ha descritto tre caratteristiche della malattia neurodegenerativa: placche di Aβ, grovigli tau e accumuli di lipidi", ha affermato la Cohen. “I primi due hanno ricevuto molta attenzione. La prossima frontiera è costituita dai lipidi. L'ApoE è il più grande fattore di rischio genetico, e noi pensiamo che abbia le tracce di come i lipidi si inseriscono nella storia".