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Il disturbo dell'orologio biologico può causare neurodegenerazione e morte precoce
Una nuova ricerca della Oregon State University fornisceper la prima volta la prova che l'alterazione dei ritmi circadiani - l' "orologio" biologico che si trova in molti animali - può causare una chiara neurodegenerazione accelerata, perdita della funzione motoria e morte prematura.
Lo studio è stato pubblicato in Neurobiology of Disease e fatto da ricercatori della OSU e dall'Oregon Health and Science University.
 Buchi nel cervello. Un maggior numero di "vacuoli", o buchi nel cervello, indicano danno neuronale e appaiono nel moscerino della frutta con orologio biologico disturbato. (Credit: Foto per gentile concessione della Oregon State University) |
Prima di adesso, non era chiaro cosa veniva prima; cioè se la rottura dei meccanismi dell'orologio biologico è la causa o il risultato della neurodegenerazione. "In questi esperimenti, abbiamo dimostrato, attraverso approcci sia ambientali che genetici, che interrompere l'orologio biologico accelera questi problemi di salute", ha detto Kuntol Rakshit, un laureato della OSU. "C'è un grande interesse in questo momento negli studi sui ritmi circadiani, poichè stiamo imparando di più sulla gamma dei problemi che possono derivare quando vengono interrotti", ha detto Rakshit. "Alla fine speriamo che questa ricerca sarà portata dal laboratorio al letto del paziente".
Questi studi sono stati fatti con i moscerini della frutta, ma gli scienziati OSU hanno detto che la ricerca precedente ha indicato gli stretti parallelismi fra loro e gli esseri umani. Alcuni dei geni che regolano i ritmi circadiani nei moscerini sono così importanti che si sono conservati in milioni di anni di evoluzione separata e fanno ancora la stessa cosa negli esseri umani.
L'orologio biologico degli esseri umani e di molti altri animali, è un complesso meccanismo genetico sintonizzato sul giorno di 24 ore e sui cicli regolari di luce, buio e del sonno. Esso influenza una vasta gamma di processi biologici, compresi fertilità, produzione ormonale, modelli alimentari, riparazione del DNA, sonno, reazioni allo stress, e anche efficacia dei farmaci. Negli esseri umani, i ricercatori hanno trovato una forte correlazione tra i meccanismi dell'orologio disturbato, l'invecchiamento e le malattie neurologiche come l'Alzheimer e il morbo di Huntington.
I moscerini della frutta utilizzati in questa ricerca portavano due mutazioni, quella che sconvolge i ritmi circadiani e un altro che provoca lo sviluppo di patologie cerebrali durante l'invecchiamento. Questi moscerini con doppia mutazione avevano un 32-50 per cento di minore durata della vita, hanno perso gran parte della loro funzione motoria, e hanno sviluppato significativi "vacuoli" o buchi nel cervello molto prima dei loro simili con un orologio funzionale.
Il declino e la perdita di funzione dell'orologio può essere solo l'inizio di un processo circolare che danneggia, ha detto Jadwiga Giebultowicz, professore di zoologia dell'OSU, membro del Center for Healthy Aging Research dell'OSU e responsabile del progetto. "Quando l'orologio biologico comincia a mancare, i ritmi che regolano la funzione delle cellule e della salute sono interrotti, e ora sappiamo che questo predispone il cervello alla neurodegenerazione", ha detto Giebultowicz.
"Ma questa neurodegenerazione, a sua volta, può causare più danni alla funzione dell'orologio. Un orologio biologico sano aiuta a proteggere contro tali danni," ha detto. "Quando l'orologio non funziona, accelerano i processi dannosi".
L'invecchiamento è strettamente associato a questo processo, dice Giebultowicz, ma non è chiaro esattamente come. Le oscillazioni molecolari dell'orologio declinano con l'invecchiamento. Ripristinarle potrebbe essere una possibile terapia per i danni dell'orologio biologico e per aiutare a prevenire le malattie; lavorare in quella direzione sarà parte della ricerca futura.
Questa ricerca è stata finanziata dal National Institutes of Health e dall'Integrative Graduate Education and Research Traineeship Program, o IGERT in Scienze dell'Invecchiamento all'OSU, un programma della National Science Foundation. Ha collaborato anche Doris Kretzschmar, professore alla Oregon Health and Science University, specializzata nell'uso di moscerini come modelli per le malattie neurodegenerative umane.
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Fonte: Materiale della Oregon State University.
Riferimento: Natraj Krishnan, Kuntol Rakshit, Eileen S. Chow, Jill S. Wentzell, Doris Kretzschmar, Jadwiga M. Giebultowicz. Loss of circadian clock accelerates aging in neurodegeneration-prone mutants. Neurobiology of Disease, 2011; DOI: 10.1016/j.nbd.2011.12.034.
Pubblicato in ScienceDaily il 10 Gen 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.
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