Rame: una delle possibili cause dell'Alzheimer

20 August 2013

Il rame sembra essere uno dei principali fattori ambientali che innescano l'insorgenza e accelerano la progressione dell'Alzheimer, impedendo di eliminare ed aumentando l'accumulo di proteine tossiche nel cervello.

Questa è la conclusione di uno studio apparso oggi sulla rivista Proceedings of National Academy of Sciences.

"E' chiaro che, nel tempo, l'effetto cumulativo del rame è quello di mettere in pericolo i sistemi con cui viene rimossa l'amiloide-beta dal cervello", ha detto Rashid Deane, Ph.D., professore di ricerca nel Dipartimento di Neurochirurgia del Medical Center all'Università di Rochester (URMC), membro del Centro per Neuromedicina Traslazionale, e autore principale dello studio. "Questo deterioramento è uno dei fattori chiave che provoca l'accumulo della proteina nel cervello e la formazione delle placche che sono il segno distintivo dell'Alzheimer".

Il rame è onnipresente nel cibo. Si trova nell'acqua potabile portata in tubi in rame, negli integratori alimentari, e in alcuni cibi come le carni rosse, i crostacei, le noci e molta frutta e verdura. Il minerale ha un ruolo importante e benefico nella conduzione nervosa, nella crescita ossea, nella formazione di tessuto connettivo, e nella secrezione ormonale.

Tuttavia, il nuovo studio mostra che il rame può anche accumularsi nel cervello e causare la rottura della barriera emato-encefalica (il sistema che controlla cosa entra/esce dal cervello), con conseguente accumulo tossico della proteina amiloide-beta, un sottoprodotto dell'attività cellulare. Utilizzando cellule cerebrali sia di topo che di esseri umani, Deane ed i suoi colleghi hanno condotto una serie di esperimenti che hanno individuato i meccanismi molecolari con cui il rame accelera la patologia dell'Alzheimer.

In circostanze normali, l'amiloide-beta viene rimosso dal cervello da una proteina chiamata proteina di tipo recettore lipoproteina 1 (LRP1). Queste proteine - che foderano i capillari che alimentano con sangue il cervello - si legano all'amiloide-beta nel tessuto cerebrale e la accompagnano nei vasi sanguigni che la rimuovono dal cervello.

Il gruppo di ricerca ha "dosato" del rame in topi normali per tre mesi. L'esposizione era costituita da tracce di metallo nell'acqua potabile, un decimo della quantità massima di rame accettabile nell'acqua, secondo gli standard stabiliti dalla Environmental Protection Agency. "Si tratta di livelli molto bassi di rame, equivalenti a quello che la gente consuma con una dieta normale", ha detto Deane.

I ricercatori hanno scoperto che il rame entra nel sistema sanguigno e si accumula nei vasi che alimentano di sangue il cervello, in particolare nei "muri" cellulari dei capillari. Queste cellule sono una parte critica del sistema di difesa del cervello e contribuiscono a regolare il passaggio delle molecole da e per il tessuto cerebrale. In questo caso, le cellule capillari impediscono al rame di entrare nel cervello. Tuttavia, nel tempo il metallo può accumularsi in queste cellule con effetti tossici. I ricercatori hanno osservato che il rame interrompe la funzione dell'LRP1 attraverso un processo chiamato ossidazione, che, a sua volta, inibisce la rimozione di amiloide-beta dal cervello. Essi hanno osservato questo fenomeno sia nelle cellule di topo che in quelle umane.

I ricercatori hanno poi esaminato l'impatto dell'esposizione al rame di modelli di topo di Alzheimer. In questi topi, le cellule che formano la barriera emato-encefalica sono deteriorate e diventano "permeabili" (una probabile combinazione tra invecchiamento ed effetto cumulativo di varie aggressioni tossiche), consentendo ad elementi come il rame di passare senza ostacoli nel tessuto cerebrale. Essi hanno osservato che il rame stimola l'attività nei neuroni che aumentano la produzione di amiloide-beta. Il rame inoltre interagisce con l'amiloide-beta in modo da indurre le proteine a legarsi insieme in complessi più grandi che creano blocchi che il sistema di smaltimento dei rifiuti del cervello non riesce ad eliminare.

Questo uno-due, inibendo l'eliminazione e stimolando la produzione di altra amiloide-beta, fornisce la forte evidenza che il rame è un attore chiave nell'Alzheimer. Inoltre, i ricercatori hanno osservato che il rame provoca infiammazione nel tessuto cerebrale, che può promuovere ulteriormente la rottura della barriera emato-encefalica e l'accumulo delle tossine legate all'Alzheimer.

Tuttavia, poiché il metallo è essenziale per tante altre funzioni nel corpo, i ricercatori dicono che questi risultati devono essere interpretati con cautela. "Il rame è un metallo essenziale ed è chiaro che questi effetti sono dovuti ad una esposizione per un lungo periodo di tempo", ha detto Deane. "La chiave sarà trovare il giusto equilibrio tra un consumo eccessivo o scarso di rame. Al momento non possiamo dire quale sarà il giusto livello, ma la dieta può in definitiva svolgere un ruolo importante nel regolare questo processo".

Hanno contribuito il primo autore Itender Singh, e Abhay Sagare, Mireia Coma, David Perimutter, Robert Gelein, Robert Bell, Richard Deane, Elaine Zhong, Margaret Parisi, Joseph Ciszewski, e R. Tristan Kasper, tutti dell'URMC. Lo studio è stato finanziato dalla Alzheimer's Association, dal National Institutes of Aging, e da una borsa di studio pilota del National Institute of Environmental Health Sciences.

Fonte: University of Rochester Medical Center.

Riferimento: Itender Singh, Abhay P. Sagare, Mireia Coma, David Perlmutter, Robert Gelein, Robert D. Bell, Richard J. Deane, Elaine Zhong, Margaret Parisi, Joseph Ciszewski, R. Tristan Kasper, and Rashid Deane. Low levels of copper disrupt brain amyloid-β homeostasis by altering its production and clearance. PNAS, August 19, 2013 DOI: 10.1073/pnas.1302212110

Pubblicato in Science Daily (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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