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Ricerche

Un cuore debole porta a un cervello sofferente

brain and heart

I problemi cardiaci causano disturbi nelle attività dei geni nel centro di memoria del cervello, e da essi derivano deficit cognitivi. Ricercatori del Centro Tedesco Malattie Neurodegenerative (DZNE), del Centro medico dell'Università Göttingen (UMG) e del Centro Tedesco Ricerca Cardiovascolare (DZHK) sono arrivati a questa conclusione sulla base di studi di laboratorio.


Ritengono di aver trovato una possibile causa dell'aumento di rischio di demenza nelle persone con problemi cardiaci. Nei topi, un farmaco specifico, noto per influenzare l'attività dei geni, ha alleviato i deficit mentali. Gli esperti coinvolti nello studio, pubblicato su Embo Molecular Medicine, vedono questi risultati come potenziali approcci per terapie.


In Germania, circa quattro milioni di persone sono interessate da ciò che viene chiamata insufficienza cardiaca: il loro muscolo cardiaco è troppo debole per pompare abbastanza sangue in tutto il corpo ed è quindi anormalmente ingrandito. La forma fisica e la qualità della vita ne soffrono di conseguenza. Inoltre, gli individui interessati hanno un aumento del rischio di sviluppare la demenza.


André Fischer, responsabile del gruppo di ricerca nel sito di Göttingen del DZNE e professore del Dipartimento di Psichiatria e Psicoterapia della UMG, ha spiegato:

"Le persone con problemi cardiologici e insufficienza cardiaca in particolare possono sperimentare deficit cognitivi evidenti e un aumento del rischio di sviluppare l'Alzheimer. Le possibili ragioni includono la fornitura alterata di sangue al cervello e la disfunzione dell'ippocampo, che è il centro di controllo della memoria.

"Eppure, mancano le terapie per trattare efficacemente i deficit cognitivi nelle persone con problemi cardiaci. Questo perché non sappiamo proprio quali carenze vengono scatenate nei neuroni. Finora non c'erano dati su questo".

 

Cellule stressate

Ora, la squadra guidata dal prof. André Fischer e dal prof. Karl Toischer (clinica di cardiologia e pneumologia della UMG e del sito di Göttingen del DZHK) presenta per la prima volta scoperte su questo argomento. I ricercatori hanno osservato nei topi che, a causa dei problemi cardiaci, nell'ippocampo si sviluppa un'attività deteriorata dei geni. Come spiega Fischer:

"Nei test di memoria, i topi con insufficienza cardiaca vanno significativamente peggio dei loro compagni sani. Abbiamo quindi esaminato i neuroni dell'ippocampo. Nei topi con insufficienza cardiaca, abbiamo trovato un aumento dei percorsi di stress cellulare e un'attività alterata dei geni nei neuroni".

 

Avvolgimenti stretti

Il genoma del topo - e anche degli umani - comprende circa 20.000 geni. In ogni cellula specifica, tuttavia, solo una parte di loro è attiva, per così dire è 'accesa'. Questo non è un semplice stato 'acceso o spento': l'attività può essere forte o meno forte. Questo dipende, tra le altre cose, da quanto strettamente è attorcigliato il DNA (la molecola simile al filo che porta il genoma) e quanto sono accessibili i geni su di esso.


Sia nei topi che negli umani, il DNA è lungo più di un metro [in ogni cellula], ma la molecola è impacchettata così fittamente che esso ci sta nel nucleo. Fischer ha detto:

"I geni possono essere attivi solo se sono accessibili ai macchinari della cellula. A tal fine, il DNA deve essere un po' più sciolto nei siti pertinenti. Come un gomitolo di filo con i capi che ne spuntano".


Nello studio attuale, il DNA è risultato essere ritorto più strettamente nei neuroni dei topi con problemi cardiaci che nei compagni sani. Vari geni importanti per la funzione dell'ippocampo erano quindi meno attivi rispetto a quelli dei topi sani.

 

Una medicina ha migliorato la memoria

Gli scienziati hanno identificato cambiamenti chimici negli istoni come causa dell'avvolgimento stretto. Gli istoni sono proteine ​​speciali: il DNA si avvolge attorno a loro, proprio come il filo attorno a una matassa. Il gruppo di ricerca di Fischer sta studiando gli istoni e altri giocatori che influenzano l'attività genica da un po' di tempo; in gergo tecnico sono chiamati 'meccanismi epigenetici'.


In questo contesto, i ricercatori stanno anche indagando sui farmaci. Negli studi precedenti, avevano dimostrato che il farmaco anti-cancro vorinostat può alleviare i problemi di memoria guidati geneticamente e relativi all'età nei topi. Attualmente, il vorinostat viene studiato come terapia nelle persone con Alzheimer in un esperimento clinico della DZNE.


Nello studio attuale, gli scienziati hanno trattato i topi con insufficienza cardiaca con questo farmaco. Hanno scoperto che la capacità di pompaggio del cuore non è cambiata in modo significativo, ma le prestazioni della memoria sono migliorate.

 

Cooperazione interdisciplinare

Fischer ha commentato così i risultati:

"Il vorinostat ha dimostrato di agire sugli istoni e quindi sull'attività genica. Il nostro studio fornisce perciò indizi preliminari sui processi molecolari che contribuiscono alla disfunzione cognitiva a seguito di problemi cardiaci e indica potenziali approcci per la terapia.

"Il fatto è, tuttavia, che non capiamo ancora perché l'attività genetica nell'ippocampo è disturbata, come risultato del fallimento cardiaco. Qual è il ruolo del flusso sanguigno carente al cervello? Sono le sostanze rilasciate dal cuore in difficoltà a influire sugli istoni? Intendiamo indagare su questo in pazienti con problemi cardiaci.

"Come con il nostro studio attuale, che ha coinvolto esperti di neuroscienze e ricerche cardiache, puntiamo ad affrontare queste domande in modo interdisciplinare".

 

 

 


Fonte: DZNE - German Center for Neurodegenerative Diseases (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti:

  1. Rezaul Islam, Dawid Lbik, Sadman Sakib, Raoul Maximilian Hofmann, Tea Berulava, Martí Jiménez Mausbach, Julia Cha, Maria Goldberg, Elerdashvili Vakhtang, Christian Schiffmann, Anke Zieseniss, Dörthe Magdalena Katschinski, Farahnaz Sananbenesi, Karl Toischer, Andre Fischer. Epigenetic gene expression links heart failure to memory impairment. EMBO Molecular Medicine, 2021, DOI
  2. Gianluigi Condorelli, Michela Matteoli. Mind your heart: the epigenetic consequences of heart failure on brain function. EMBO Molecular Medicine, 2021, DOI

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