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Alti livelli di ferro e rame bloccano la riparazione del DNA nelle cellule cerebrali

Nessuno conosce la causa della maggior parte dei casi di Alzheimer, Parkinson e altre patologie neurodegenerative. Ma i ricercatori hanno scoperto che alcuni fattori sono comuni a queste condizioni debilitanti.

Uno è il danno al DNA da tipi di molecole reattive dell'ossigeno, altamente distruttive che di solito si formano come sottoprodotto della respirazione cellulare. Un altro è la presenza di livelli eccessivi di rame e di ferro nelle regioni del cervello associate con la particolare patologia.

Ricercatori del Reparto di Medicina dell'Università del Texas a Galveston hanno scoperto come questi due pezzi del puzzle che è la malattia neurodegenerativa si incastrano. La connessione è descritta in un articolo di riesame nell'edizione corrente del Journal of Alzheimer's Disease.

Un alto livello di rame o ferro, dicono, può portare un "doppio smacco" al cervello sia aiutando creare grandi quantità della specie reattive dell'ossigeno, avversarie del DNA, e sia interferendo con i meccanismi di riparazione del DNA, che evitano le conseguenze deleterie di danni del genoma. "Si suggersce che uno squilibrio tra danno e riparazione del DNA produce un accumulo di danni genetici non riparati che possono avviare patologie neurodegenerative", ha detto il borsista di postdottorato Muralidhar Hegde, autore principale dello studio. "Non sappiamo ancora abbastanza circa i meccanismi biochimici coinvolti, ma abbiamo trovato molteplici meccanismi tossici che collegano elevati livelli di ferro e di rame nel cervello al danno esteso del DNA; sono caratteristiche patologiche associate a più patologie neurodegenerative".

Gli esseri umani hanno di norma piccole quantità di ferro e rame nel corpo; in effetti, sono elementi essenziali per la salute. Ma i tessuti di alcune persone contengono quantità molto maggiori di ferro o di rame, che opprimono le proteine che normalmente legano i metalli e li immagazzinao per sicurezza. Il risultato: i cosiddetti ioni "liberi" di ferro o di rame, che circolano nel sangue e sono in grado di attivare reazioni chimiche che producono specie reattive dell'ossigeno. "Le specie reattive dell'ossigeno causano la maggior parte dei danni al DNA delle cellule cerebrali che vediamo nell'Alzheimer e nel Parkinson, come pure nelle maggior parte delle altre malattie neurodegenerative", ha detto Hegde. "E' già abbastanza grave quando questi danni si verificano su un solo capo della doppia elica del DNA, ma se entrambi i fili sono danneggiati in luoghi vicini l'uno all'altro si potrebbe avere una rottura del doppio filamento, fatale per la cellula".

Normalmente, speciali enzimi di riparazione del DNA riparano rapidamente la lesione, ripristinando l'integrità del genoma. Ma gli esperimenti condotti da Hegde e i suoi colleghi hanno dimostrato che il ferro e il rame interferiscono significativamente con l'attività degli due enzimi di riparazione del DNA conosciuti come NEIL1 e NEIL2. "I nostri risultati mostrano che, inibendo NEIL1 e NEIL2, il ferro e il rame hanno un ruolo importante nell'accumulo di danni al DNA nelle malattie neurodegenerative", ha detto Hegde.

I ricercatori hanno avuto una sorpresa quando hanno provato sostanze che si legano a ferro e rame e potrebbero proteggere NEIL1 dai metalli. Uno degli agenti protettivi più forti è stato la comune curcumina, spezia del Sud-Est asiatico, che ha anche dimostrato di avere altri effetti benefici sulla salute. "I risultati della curcumina sono stati ottimi, veramente", ha detto Hegde. "E' stata molto efficace nel mantenere l'attività dei NEIL nelle cellule esposte sia a rame che a ferro".

Co-autori dello studio sono Pavana Hegde, KS Rao (direttore dell'Istituto per la ricerca scientifica e servizi di alta tecnologia di Panama), e Sankar Mitra (professore della UTMB). La ricerca è stata finanziata dal United States Public Health Service e dalla American Parkinson's Disease Association.

 

 


Pubblicato in EurekAlert! il 20 maggio 2011  - Traduzione di Traduzione di Franco Pellizzari.

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