Ricerche

Usando la tecnologia umano-su-chip, dei ricercatori hanno rivelato che i sintomi dell’Alzheimer legati al movimento possono iniziare nei nervi e nei muscoli del corpo.

Ricercatori della University of Central Florida hanno trovato prove che alcuni sintomi del morbo di Alzheimer (MA) legati al movimento potrebbero avere origine al di fuori del cervello, il che potrebbe cambiare il modo in cui la malattia verrà diagnosticata e trattata in futuro.

Lo studio è stato guidato dal professor James Hickman e dalla prof.ssa di ricerca Xiufang 'Nadine' Guo dell’UCF, in collaborazione con i ricercatori della società di tecnologia sanitaria Hesperos. Nello studio pubblicato su Alzheimer's & Dementia, il team ha usato sistemi di cellule umane coltivate in laboratorio progettate per modellare il funzionamento del corpo per esaminare come le mutazioni genetiche associate al MA familiare influenzano il movimento.

"I deficit motori possono essere un'indicazione precoce [del MA]", afferma la Guo. “Se riuscissimo a rilevare questi cambiamenti e intervenire prima, potremmo ritardare l’insorgenza dei sintomi del sistema nervoso centrale”.

Come sono collegati movimento e MA

Il MA familiare è una forma rara della malattia che è ereditaria e compare prima (dai 40 ai 65 anni di età) nelle persone affette rispetto a quelle con la condizione tipica. Sebbene il MA sia ampiamente associato alla perdita di memoria e alla demenza, i medici osservano da tempo che alcuni pazienti mostrano cambiamenti nell’equilibrio, nell’andatura (modo di camminare) o nel movimento, anni prima che compaiano i sintomi cognitivi.

Questi primi cambiamenti motori sollevano dubbi sul fatto che parti della malattia inizino al di fuori del cervello. Con un approccio basato sulla tecnologia, il team ha scoperto che i motoneuroni malati – anche senza coinvolgimento del cervello – interrompono la giunzione neuromuscolare, che è centrale per il movimento quotidiano.

"Questa è la prima volta che si è dimostrato che i deficit nel sistema nervoso periferico possono derivare direttamente da queste mutazioni", afferma Hickman. “Significa che i farmaci che puntano il cervello potrebbero non risolvere i problemi nel resto del corpo”.

Il mantenimento della funzione motoria può anche supportare la salute generale del cervello, poiché è noto che l’attività fisica ha un ruolo nel benessere cognitivo, osserva la Guo.

Costruire modelli di malattie umane in laboratorio

Per esplorare come queste mutazioni influenzano il movimento, i ricercatori si sono rivolti a un approccio all’avanguardia chiamato tecnologia “human-on-a-chip” (umano-su-chip), prodotta attraverso Hesperos, una società co-fondata da Hickman. Questi sistemi di laboratorio in miniatura ricreano il modo in cui le cellule umane interagiscono e funzionano nel corpo, consentendo agli scienziati di studiare le malattie in modo più realistico rispetto ai tradizionali modelli animali o di laboratorio.

Il team ha costruito una giunzione neuromuscolare su chip, un piccolo sistema che imita la connessione tra i motoneuroni e le cellule muscolari. Ciò che rende potente questo sistema è ciò che ne rimane fuori: il cervello e il midollo spinale. Isolando i motoneuroni e le cellule muscolari, i ricercatori hanno potuto determinare se possono verificarsi problemi di movimento senza che sia coinvolto il sistema nervoso centrale.

Per testarlo, i ricercatori hanno accoppiato cellule muscolari sane con motoneuroni creati da cellule staminali e portatori di mutazioni familiari del MA. I risultati suggeriscono che i problemi motori legati al MA possono iniziare nella rete di nervi al di fuori del cervello e del midollo spinale piuttosto che essere causati esclusivamente dalla degenerazione cerebrale.

Perché è importante la connessione nervo-muscolo

La giunzione neuromuscolare è il punto in cui una cellula nervosa segnala al muscolo di contrarsi, rendendo possibile il movimento. Se tale connessione viene danneggiata, il corpo può perdere forza, coordinazione o resistenza. Nello studio, i ricercatori hanno misurato diversi aspetti della funzione neuromuscolare, compreso il modo in cui i segnali nervosi innescavano la contrazione muscolare e per quanto tempo i muscoli potevano rimanere contratti prima dell’affaticamento. Queste misurazioni rispecchiano i tipi di test utilizzati dai medici per valutare i disturbi del movimento.

"Non puoi muoverti se il circuito motore non funziona", dice Hickman. "Quando un medico ti tocca il ginocchio per controllare il tuo riflesso, sta testando quella esatta connessione".

Il futuro della tecnologia “Human-on-a-Chip”.

I ricercatori ritengono che il loro approccio diventerà sempre più importante man mano che gli sviluppatori di farmaci cercano modi più accurati per studiare le malattie umane. Poiché i modelli usano cellule umane e misurano la reale funzione biologica, possono rivelare effetti che potrebbero non apparire negli studi sugli animali.

Per Hickman, il lavoro riflette 30 anni di ricerca per comprendere meglio le malattie e aiutare le persone: “Questi sistemi ci permettono di studiare le malattie in un modo più vicino a ciò che realmente accade nel corpo umano, ed è ciò di cui abbiamo bisogno per sviluppare trattamenti migliori”.