Ricerche
Gli astrociti del cervello collegati all'Alzheimer
Una vista a falsi colori del tessuto cerebrale umano mostra un astrocita (verde) che raggiunge un vaso sanguigno (giallo e rosso). I neuroni (blu) non sono in contatto diretto con il vaso senguigno e si basano sugli astrociti per il trasporto delle sostanze nutritive e dei rifiuti. (Foto: M. Nedergaard / Università di Rochester)Gli astrociti, le cellule di supporto del cervello, potrebbero avere un ruolo significativo nella patogenesi del Morbo di Alzheimer (MA), secondo un nuovo studio eseguito all'Università della Finlandia Orientale.
Questa è la prima volta che i ricercatori scoprono un'associazione diretta tra astrociti e MA. Pubblicato in Stem Cell Reports, lo studio ha esaminato la funzione delle cellule cerebrali dei pazienti affetti da MA con la tecnologia delle cellule staminali.
L'MA è il tipo di demenza più comune, attualmente non c'è un trattamento che ne rallenti la progressione. I meccanismi dell'MA sono poco conosciuti e la terapia farmacologica si è concentrata sul ripristino della normale funzione dei neuroni e della microglia, cioè le cellule che mediano l'infiammazione cerebrale.
Il nuovo studio dimostra che gli astrociti, conosciuti anche come le domestiche del cervello, promuovono il declino della funzione neuronale nell'MA. I risultati suggeriscono che almeno alcune forme familiari di MA sono fortemente associate a una funzione irregolare degli astrociti, che promuove l'infiammazione del cervello e indebolisce la produzione e la segnalazione di energia dei neuroni.
Gli astrociti sono cellule cerebrali importanti, in quanto supportano i neuroni in molti modi diversi. Gli astrociti sono responsabili, ad esempio, della produzione di energia del cervello, dell'equilibrio di ioni e pH, e regolano la formazione delle sinapsi, le connessioni tra i neuroni.
Prove recenti suggeriscono che gli astrociti umani sono molto diversi dalle loro controparti nei roditori e, quindi, è essenziale utilizzare cellule umane per studiare le malattie umane. Tuttavia, la disponibilità di astrociti umani per la ricerca è molto limitata.
Lo studio condotto all'Università della Finlandia Orientale ha usato la tecnologia delle cellule staminali pluripotenti indotte, che consente la generazione di cellule staminali pluripotenti dai fibroblasti della pelle umana. Queste cellule staminali indotte possono quindi essere ulteriormente differenziate in cellule cerebrali, ad es. neuroni e astrociti, con lo stesso ambiente genetico del donatore.
Lo studio ha confrontato gli astrociti di pazienti affetti da MA, che portavano una mutazione nel gene della presenilina 1, con gli astrociti di donatori sani e sono stati analizzati anche gli effetti di queste cellule sui neuroni sani.
I ricercatori hanno scoperto che:
- gli astrociti nei pazienti di MA producono significativamente più amiloide-beta rispetto agli astrociti delle persone senza MA (l'amiloide-beta è una proteina tossica che si accumula nel cervello dei pazienti con MA);
- gli astrociti MA secernono più citochine, che si ritiene medino l'infiammazione;
- gli astrociti MA hanno anche mostrato alterazioni nel loro metabolismo energetico, che probabilmente porta ad un aumento della produzione di specie reattive dell'ossigeno e alla ridotta produzione di lattato, un importante substrato energetico per i neuroni;
- infine, quando gli astrociti sono stati allevati insieme a neuroni sani, gli astrociti MA hanno causato cambiamenti significativi sull'attività di segnalazione dei neuroni rispetto agli astrociti sani.
Questo studio è stato il primo a dimostrare che gli astrociti nei pazienti di MA manifestano molti cambiamenti patologici tipici dell'MA. Gli astrociti potrebbero quindi avere un ruolo chiave nelle prime fasi della malattia e i cambiamenti nella funzione di queste cellule potrebbero portare alla neurodegenerazione.
"Le cellule staminali pluripotenti indotte che abbiamo usato in questo studio si sono rivelate estremamente utili nella modellazione della malattia e potrebbero offrire un'eccellente piattaforma per la scoperta di farmaci e per testare nuovi bersagli terapeutici per l'MA in futuro", afferma la ricercatrice Minna Oksanen, prima autrice dello studio.
Fonte: University of Eastern Finland (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Minna Oksanen, Andrew J. Petersen, Nikolay Naumenko, Katja Puttonen, Šárka Lehtonen, Max Gubert Olivé, Anastasia Shakirzyanova, Stina Leskelä, Timo Sarajärvi, Matti Viitanen, Juha O. Rinne, Mikko Hiltunen, Annakaisa Haapasalo, Rashid Giniatullin, Pasi Tavi, Su-Chun Zhang, Katja M. Kanninen, Riikka H. Hämäläinen, Jari Koistinaho. PSEN1 mutant iPSC-derived model reveals severe astrocyte pathology in Alzheimer’s disease. Stem Cell Reports, published online November 16, 2017. DOI: 10.1016/j.stemcr.2017.10.016
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