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Ricerche

I progressi nelle scansioni cerebrali chiariscono come si diffonde la Tau nel cervello

I progressi nell'imaging cerebrale chiariscono come la Tau si diffonde nel cervello

I recenti progressi nelle scansioni cerebrali hanno permesso agli scienziati di mostrare per la prima volta che una proteina chiave, che causa la morte delle cellule nervose, si diffonde in tutto il cervello nel morbo di Alzheimer (MA), e quindi che bloccarne la diffusione può impedire alla malattia di prendere piede.


L'MA è una malattia i cui sintomi includono problemi di memoria, cambiamenti nel comportamento e perdita progressiva di indipendenza. Questi sintomi sono causati dall'accumulo nel cervello di due proteine ​​anormali: amiloide-beta e tau. Si ritiene che l'amiloide-beta si accumuli per prima, incoraggiando l'apparizione e la diffusione della tau, ed è quest'ultima proteina che distrugge le cellule nervose, eliminando i nostri ricordi e le nostre funzioni cognitive.


Fino a pochi anni fa, era possibile esaminare l'accumulo di queste proteine ​​solo esaminando il cervello dei malati di MA dopo la morte, post mortem. Tuttavia, i recenti sviluppi nella tomografia a emissione di positroni (PET) hanno permesso agli scienziati di iniziare a visualizzare il loro accumulo nei pazienti che sono ancora vivi: viene iniettato nel paziente un legante radioattivo, una molecola tracciante che si lega al bersaglio (tau) e può essere rilevato attraverso lo scanner PET.


In uno studio pubblicato oggi sulla rivista Brain, un team guidato da scienziati dell'Università di Cambridge descrive l'utilizzo di una combinazione di tecniche di scansione per esaminare come i modelli di tau si collegano al cablaggio del cervello di 17 pazienti con MA, rispetto ai controlli.


Proprio come la tau si diffonde in tutto il cervello è oggetto di ipotesi tra gli scienziati. Ci sono tre ipotesi in competizione:

  1. Un'ipotesi è che la tau dannosa inizi in un punto e poi si diffonda in altre aree, scatenando una reazione a catena. Questa idea, chiamata «diffusione transneuronale», è supportata da studi sui topi. Quando un topo riceve tau umana anomala, la proteina si diffonde rapidamente in tutto il cervello; tuttavia, questa evidenza è controversa poiché la quantità di tau iniettata è molto più alta in proporzione alla dimensione del cervello rispetto ai livelli di tau osservati nel cervello umano, e la proteina si diffonde molto più rapidamente nel cervello di topo rispetto a quello umano.
  2. L'ipotesi della «vulnerabilità metabolica» dice che la tau è prodotta localmente nelle cellule nervose, ma che alcune aree hanno esigenze metaboliche più elevate e quindi sono più vulnerabili alle proteine. In questi casi la tau è un indicatore di angoscia delle cellule.
  3. Anche la terza ipotesi, «supporto trofico», suggerisce  che alcune aree del cervello sono più vulnerabili di altre, ma che questo non è legato alle esigenze metaboliche, ma ha più a che fare con una mancanza di nutrienti nell'area o con modelli di espressione genica.


Grazie agli sviluppi nelle scansioni PET, è ora possibile confrontare queste ipotesi. "Cinque anni fa, questo tipo di studio non sarebbe stato possibile, ma grazie ai recenti progressi nella scansione, possiamo verificare quale di queste ipotesi concorda meglio con ciò che osserviamo", afferma il dott. Thomas Cope del Dipartimento di Neuroscienze Cliniche dell'Università di Cambridge, il primo autore dello studio.


Il dott. Cope e colleghi hanno esaminato le connessioni funzionali all'interno del cervello dei malati di MA, cioè come erano cablati i loro cervelli, e hanno confrontato questo con i livelli di tau. Le loro scoperte confermano l'idea della «diffusione transneuronale», che la tau inizia in un punto e si diffonde, ma è in contrasto con le previsioni delle altre due ipotesi.


"Se l'idea della diffusione transneuronale è corretta, allora le aree del cervello che sono maggiormente collegate dovrebbero avere l'accumulo più grande di tau e lo trasmetteranno alle loro connessioni. È lo stesso che potremmo vedere ad esempio in un'epidemia di influenza: le persone con le reti più grandi hanno più probabilità di prendere l'influenza e poi di trasmetterle ad altri. E questo è esattamente ciò che abbiamo visto".


Il professor James Rowe, autore senior dello studio, aggiunge: "Nell'MA, l'area più comune del cervello dove compare la tau è la corteccia entorinale, che si trova vicino all'ippocampo, la 'regione della memoria'. Questo è il motivo per cui i primi sintomi nell'MA tendono ad essere i problemi di memoria. Ma il nostro studio suggerisce che la tau si diffonde poi in tutto il cervello, infettando e distruggendo le cellule nervose mentre procede, facendo peggiorare progressivamente i sintomi del paziente".


La conferma dell'ipotesi «diffusione transneuronale» è importante perché suggerisce che potremmo rallentare o arrestare la progressione dell'MA sviluppando farmaci per impedire alla tau di spostarsi lungo i neuroni.


Lo stesso team ha esaminato anche 17 pazienti affetti da un'altra forma di demenza, la «paralisi sopranucleare progressiva» (PSP), una rara condizione che influenza l'equilibrio, la visione e la parola, ma non la memoria. Nei pazienti PSP, la tau tende a essere presente alla base del cervello, piuttosto che in ogni parte. I ricercatori hanno scoperto che lo schema di accumulo della tau in questi pazienti supporta le seconde due ipotesi, la «vulnerabilità metabolica» e il «supporto trofico», ma non l'idea che la tau si diffonde in tutto il cervello.


I ricercatori hanno anche preso pazienti in diversi stadi della malattia e hanno osservato come l'accumulo di tau influenza le connessioni nel loro cervello. Nei malati di MA, hanno dimostrato che quando la tau si accumula e danneggia le reti, le connessioni diventano più casuali, spiegando probabilmente la confusione e i ricordi confusi tipici di tali pazienti.


Nella PSP, sono le 'autostrade' che trasportano la maggior parte delle informazioni negli individui sani a ricevere il maggior danno, il che significa che le informazioni devono viaggiare nel cervello con un percorso più indiretto. Questo potrebbe spiegare perché, quando viene posta una domanda, i pazienti con PSP possono essere lenti a rispondere, ma alla fine arrivano alla risposta corretta.

 

 

 


Fonte: University of Cambridge (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Thomas E Cope, Timothy Rittman, Robin J Borchert, P Simon Jones, Deniz Vatansever, Kieren Allinson, Luca Passamonti, Patricia Vazquez Rodriguez, W Richard Bevan-Jones, John T O'Brien, James B Rowe. Tau Burden and the Functional Connectome in Alzheimer's Disease and Progressive Supranuclear Palsy. Brain; 5 Jan 2018; DOI: 10.1093/brain/awx347

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