La dottoranda Yang Yang e il professore di farmacia Xiangming Guang.

Le malattie neurodegenerative come l'Alzheimer e il Parkinson colpiscono più di 6,4 milioni di americani, secondo l'Harvard NeuroDiscovery Center.

Questo numero potrebbe raddoppiare nei prossimi 30 anni con l'invecchiamento della popolazione, a meno che i ricercatori medici non riescano a capire ciò che sta accadendo a livello cellulare e molecolare e sviluppino dei modi per trattare o prevenire queste condizioni debilitanti.

I colpevoli sono l'invecchiamento e lo stress ossidativo, ma la sfida è determinare quali cellule, e anche quali strutture cellulari, sono colpite, secondo il professore di farmacia Xiangming Guan. Il chimico di medicina sta sviluppando tecniche di scansione che aiuteranno i ricercatori a identificare quello che potrebbe contribuire al decorso di una malattia degenerativa.

Monitorare gli antiossidanti naturali del corpo

Guan spiega che le molecole organiche chiamate tioli hanno un ruolo importante nella difesa del corpo dallo stress ossidativo. Questi antiossidanti, presenti all'interno e all'esterno delle cellule, contrastano l'effetto delle molecole di ossigeno reattive chiamate radicali liberi che sono coinvolte nello stress ossidativo. I radicali liberi possono alterare le funzioni cellulari normali.

"I tioli sono consumati durante lo stress ossidativo, quindi vediamo livelli più bassi di tiolo", ha detto Guan. "Pertanto, il livello di tioli è usato come indice della presenza di stress ossidativo". Bere alcol, per esempio, può danneggiare il fegato, ha spiegato Guan. I tioli possono smorzare l'effetto tossico dell'alcol, ma una volta che sono esauriti, il corpo non può difendersi. Allo stesso modo, i danni alle cellule nervose possono portare alle malattie degenerative come il Parkinson e la sclerosi multipla.

Migliorare gli strumenti analitici

Con sovvenzioni dei National Institutes of Health di quasi 800 mila dollari, Guan e il suo team hanno sviluppato il primo reagente di scansione in grado di determinare i livelli di tioli in cellule viventi intatte. I metodi precedenti per determinare le concentrazioni di tiolo richiedevano la distruzione delle cellule e dei tessuti.

"Abbiamo trovato un composto che può determinare la densità di tiolo nelle cellule vive, in modo quantitativo, attraverso un particolare tipo di reazione chimica", ha detto. In presenza di tiolo, il prodotto chimico emette una fluorescenza proporzionale al livello di tiolo. Una minore fluorescenza significa che i tioli si sono consumati nel cercare di proteggere la cellula, e quindi è più probabile che sia danneggiata.

Con un nuovo finanziamento triennale dei NIH di $327,500, Guan spera di sviluppare i reagenti che possono mostrare selettivamente la densità di tiolo nelle strutture subcellulari, in particolare nel nucleo e nei mitocondri. "Questi sono organi subcellulari cruciali", ha detto Guan, confrontando la funzione dei mitocondri cellulari a quella del cuore. Inoltre, il nucleo delle cellule contiene DNA, che può essere alterato dallo stress ossidativo. "La distribuzione dei tioli nella cellula non è uniforme", ha detto.

I ricercatori medici ora usano una centrifuga per separare le strutture subcellulari, perché i loro pesi sono diversi. La concentrazione di tiolo nei mitocondri può essere determinata da questo metodo con centrifuga, ma lo stesso non si può fare per quella all'interno dei mitocondri e la relativa densità, ha sottolineato Guan.

Inoltre "i livelli tiolici nel nucleo non possono essere determinati con precisione poiché i tioli fuoriescono durante l'isolamento".

Esaminare le strutture subcellulari

Quando si ha a che fare con le malattie degenerative legate all'età, secondo Guan, "ci sono un sacco di incognite".

Se Guan e il suo team avranno successo, gli scienziati potranno disporre di uno strumento analitico per monitorare il modo in cui i tioli influenzano la degenerazione nelle strutture cellulari.

Ad esempio, se i ricercatori vedono una diminuzione marcata di tiolo mitocondriale prima della comparsa dei sintomi dell'Alzheimer, Guan ha spiegato, "forse possono trovare un modo per inviare tiolo nei mitocondri e prevenire o rallentare la malattia".

Guan ha osservato che gli scienziati possono anche usare questo strumento di analisi per determinare se un intervento protegge la struttura subcellulare. Egli spera di sviluppare un reagente tossico abbastanza sicuro da utilizzare per la diagnostica per immagini, come una risonanza magnetica.

Fonte: South Dakota State University (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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