Ricerche

L'interruzione degli assoni, la parte simile a una coda nelle cellule nervose che trasmette i segnali elettrici, è associata al morbo di Alzheimer (MA). Uno delgi ostacoli alla funzione assonale deriva dal danno alla guaina mielina, un rivestimento grasso che avvolge gli assoni. Come la plastica o la gomma usata per isolare un cavo elettrico, la guaina mielina consente ai neuroni di comunicare rapidamente tra loro. Quando la struttura è compromessa, lo è anche la conduzione dei segnali elettrici.

Per comprendere meglio eventuali processi patologici legati al MA che potrebbero influenzare la guaina mielina, i ricercatori di Yale hanno analizzato le proteine ​​nel tessuto cerebrale umano, concentrandosi sul sotto-compartimento che si trova tra l'assone e la sua guaina mielina. Con lo studio pubblicato su Nature Neuroscience, hanno trovato in questo sotto-compartimento delle proteine che differivano tra le persone con e senza MA e hanno scoperto anomalie strutturali nell'interfaccia assone-mielina che possono ostacolare la segnalazione elettrica.

"Se capiamo come le proteine ​​che compongono la guaina mielina sono colpite nello stato malato rispetto a uno non-malato, potremmo essere in grado di capire cosa sta succedendo quando si sviluppa la malattia", afferma Jaime Grutzendler MD, professore di neurologia e neuroscienze alla Yale e autore senior dello studio.

La composizione delle proteine ​​differisce nel MA

Tipi diversi di cellule sono influenzati dal MA in modi diversi e gli oligodendrociti sono particolarmente vulnerabili alla malattia. Queste cellule producono la mielina che avvolge e protegge gli assoni. Ecco uno dei motivi per cui la guaina mielina è un'area intrigante da studiare.

Il team di Grutzendler, con la prima autrice Yifei Cai PhD, ha usato una tecnica che ha marcato tutte le proteine ​​nella loro area di interesse con un anticorpo speciale. Ciò ha permesso ai ricercatori di isolare le proteine ​​e quindi identificarle usando la spettrometria di massa. "Questo approccio ci consente di esaminare proteine ​​specifiche contenute nello spazio molto, molto stretto della guaina mielina", afferma Grutzendler.

Le analisi hanno rivelato differenze proteiche tra i tessuti colpiti dal MA e quelli di individui sani. Alcune di queste differenze erano correlate alla formazione di amiloide (aggregati anomali di proteine ​​che possono accumularsi nei tessuti e sono legati al MA), alla crescita dell'assone e al metabolismo lipidico.

"La mielina richiede molti lipidi (un gruppo di molecole che include i grassi) per funzionare normalmente", afferma Grutzendler. "Nel MA, il metabolismo lipidico potrebbe essere influenzato in modo anomalo in un modo che altera la normale funzione della mielina".

Le scansioni mostrano anomalie nella regione del paranodo

Il team ha anche usato una tecnica di scansione a super risoluzione chiamata 'microscopia a espansione' per analizzare ulteriormente i campioni di tessuto cerebrale. E, interessante, hanno scoperto che la quantità di mielina nei tessuti colpiti dal MA non differiva significativamente dai coetanei sani. "Sembra che la quantità totale di mielina nelle guaine sia relativamente conservata", afferma Grutzendler.

I nervi sono rivestiti di mielina, ma hanno piccoli divari chiamati 'nodi di Ranvier' in cui il nervo è esposto per potenziare i segnali. Proprio accanto a questi divari ci sono i 'paranodi', dove la mielina si attacca strettamente al nervo, aiutando ad ancorarlo in posizione e a organizzare il nervo per una segnalazione rapida e accurata. Sebbene non abbiano trovato differenze nella quantità di mielina, il team ha trovato cambiamenti nelle proteine ​​in questi paranodi. Questi cambiamenti potrebbero influenzare il modo di viaggiare dei segnali nervosi.

I paranodi sono importanti anche perché contengono canali che aiutano a trasferire i nutrienti tra la mielina e il nervo, nonché a eliminare i rifiuti. Il team ha scoperto che l'amiloide può accumularsi in anelli unici a forma di spirale attorno agli assoni, formandosi spesso vicino ai paranodi. "Questi canali sono intasati dall'accumulo di queste proteine ​​amiloidi", afferma Grutzendler. "Come risultato, pensiamo che insieme questo stia influenzando la funzione dell'assone e della mielina".

In alcuni casi, i ricercatori hanno osservato il gonfiore dell'assone vicino a questi anelli amiloidi. "È possibile che questo accumulo di amiloide attorno all'assone provochi costrizione dei canali del paranodo e che porti al gonfiore", afferma Grutzendler. "È come legare un nodo attorno a una cannuccia: se lo restringi e continui a soffiarci, vedrai un ingrandimento della cannuccia vicino al nodo".

C'erano anche modelli anormali di mielina attorno agli sferoidi assonali, strutture simili a bolle sugli assoni che si formano a causa del gonfiore. "Ciò può avere importanti implicazioni perché non solo lo sferoide influisce sulla conduzione elettrica, ma anche sui diversi gradi di mielinizzazione degli sferoidi", afferma Grutzendler. "È un danno doppio".

Negli studi futuri, il team di Grutzendler spera di usare questi dati proteici per vedere se è possibile migliorare alcune delle anomalie che hanno trovato nell'interfaccia mielina-assone. "Siamo ancora alla fase di ipotesi", afferma Grutzendler. "Abbiamo molto più lavoro da fare in futuro".