Ricerche

L'esame di migliaia di geni di quasi 150 cervelli umani indica che il ritmo circadiano dell'attività genica cambia con l'invecchiamento, secondo uno studio primo nel suo genere, condotto da ricercatori dell'Università di Pittsburgh. I risultati, pubblicati ieri online su Proceedings of the National Academy of Sciences, suggeriscono anche che un nuovo orologio biologico inizia il suo ticchettio solo nel cervello più vecchio.

Un ritmo circadiano di 24 ore controlla quasi tutti i processi cerebrali e del corpo, come il ciclo sonno / veglia, il metabolismo, la vigilanza e la cognizione, ha detto la ricercatrice senior Colleen McClung PhD, professoressa associata di psichiatria alla Pitt School of Medicine. Questi modelli di attività giornaliera sono regolati da alcuni geni che si trovano in quasi tutte le cellule, ma che raramente sono stati studiati nel cervello umano.

"Gli studi hanno riferito che gli anziani tendono a svolgere meglio al mattino i compiti cognitivi complessi e che peggiorano con il passare del giorno", ha detto la dott.ssa McClung. "Sappiamo anche che il ritmo circadiano cambia con l'invecchiamento, portando a svegliarsi prima al mattino, a un minor numero di ore di sonno e a ritmi meno robusti della temperatura del corpo".

Inoltre, la presenza di alterazioni geniche ("invecchiamento molecolare") nel cervello era stata dimostrata in precedenza dal co-autore senior Etienne Sibille PhD, ex professore di psichiatria della Pitt e ora Cattedra di Neuroscienze Cliniche alla Università di Toronto. Entrambi i team hanno deciso di esaminare gli effetti dell'invecchiamento normale sui ritmi molecolari nella corteccia prefrontale umana, un'area del cervello coinvolta nell'apprendimento, nella memoria e in altri aspetti della prestazione cognitiva.

Il team ha esaminato campioni di cervello di 146 persone senza storia di salute mentale o di problemi neurologici, donati dalle rispettive famiglie per la ricerca medica e per i quali si conosceva l'ora della morte. Tali cervelli sono stati classificati secondo l'età del proprietario, meno di 40 anni o più di 60, e i ricercatori hanno usato una tecnica statistica di nuova concezione per analizzare due campioni di tessuto della corteccia prefrontale per individuare l'attività ritmica (l'espressione) di migliaia di geni.

Con le informazioni sul momento della morte, hanno identificato 235 geni fondamentali che compongono l'orologio molecolare in questa parte del cervello. "Come ci aspettavamo, i giovani avevano quel ritmo quotidiano in tutti i geni del classico «orologio»", ha detto la dott.ssa McClung. "Ma nelle persone anziane c'era una perdita del ritmo in molti di questi geni, il che potrebbe spiegare alcune delle alterazioni presenti durante il sonno, la cognizione e l'umore in età avanzata".

Con grande sorpresa, il team ha anche scoperto una serie di geni che avevano guadagnato ritmicità negli individui più anziani.

Queste informazioni potrebbero alla fine essere utili per sviluppare trattamenti dei problemi cognitivi e del sonno che possono verificarsi con l'invecchiamento, così come un possibile trattamento del "Sundowning", la sindrome che induce gli anziani con demenza a diventare agitati, confusi e ansiosi di sera.

"Dal momento che la depressione è associata con un invecchiamento molecolare accelerato, e con interruzioni nella routine quotidiana, questi risultati possono anche far luce sui cambiamenti molecolari presenti negli adulti con depressione", ha detto il dottor Sibille.

In seguito i ricercatori esploreranno la funzione dei geni circadiani-ritmici del cervello in modelli di laboratorio e sugli animali, così come controllare se sono alterati nelle persone che hanno malattie psichiatriche o neurologiche.

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Hanno collaborato Cho-Yi Chen, Ryan W. Logan PhD, Tianzhou Ma, David A. Lewis MD, e George C. Tseng PhD, tutti dell'Università di Pittsburgh. Questo lavoro è stato finanziato dal National Institute of Mental Health.