Ricerche

Un modello a nastro di un GSK3β solfidrato che inibisce la sua attività (atomi di ossigeno in rosso, zolfo in giallo e azoto in blu). Fonte: Bindu Paul e Johns Hopkins Medicine

La reputazione dell'acido solfidrico (o idrogeno solforato), di solito considerato velenoso, corrosivo e odorante di uova marce, potrebbe presto migliorare grazie ai ricercatori di medicina della Johns Hopkins. Negli esperimenti sui topi, i ricercatori hanno dimostrato che il gas puzzolente può aiutare a proteggere dal morbo di Alzheimer (MA) le cellule cerebrali che invecchiano.

La scoperta delle reazioni biochimiche che lo rendono possibile apre le porte allo sviluppo di nuovi farmaci per combattere la malattia neurodegenerativa. I risultati dello studio sono riferiti dall'11 gennaio su Proceedings of the National Academies of Science.

"I nostri nuovi dati collegano saldamente l'invecchiamento, la neurodegenerazione e l'uso dell'idrogeno solforato e di altre molecole gassose per la segnalazione all'interno della cellula", afferma Bindu Paul MSc/PhD, istruttore di ricerca in neuroscienze alla Johns Hopkins University e autore senior dello studio.

Il corpo umano crea naturalmente piccole quantità di idrogeno solforato per aiutare a regolare le funzioni in tutto il corpo, dal metabolismo cellulare alla dilatazione dei vasi sanguigni. Il settore in rapida crescita della gasotrasmissione mostra che i gas sono molecole messaggere cellulari importanti, con particolare rilevanza nel cervello. Tuttavia, a differenza dei neurotrasmettitori convenzionali, i gas non possono essere conservati nelle vescicole [all'interno delle sinapsi].

Pertanto, i gas agiscono attraverso meccanismi molto diversi per facilitare rapidamente la comunicazione cellulare. Nel caso dell'idrogeno solforato, ciò comporta la modifica delle proteine ​obiettivo con un processo chiamato solfidrazione chimica, che modula la loro attività, afferma Solomon Snyder DPhil/DSc/MD, professore di neuroscienze della Johns Hopkins University e coautore senior dello studio.

Gli studi che hanno usato un nuovo metodo, hanno dimostrato che i livelli di sulfidrazione nel cervello diminuiscono con l'età, una tendenza amplificata nei pazienti con MA. "Qui, usando lo stesso metodo, ora confermiamo una diminuzione della sulfidrazione nel cervello di MA", afferma il collaboratore Milos Filipovic PhD, ricercatore del Leibniz-Institut Für Analytische Wissenschaften - ISAS.

Per la ricerca attuale, gli scienziati della Johns Hopkins hanno studiato i topi progettati geneticamente per imitare il MA umano. Hanno iniettato nei topi un composto che trasporta l'idrogeno solforato, chiamato NaGYY, sviluppato dai loro collaboratori dell'Università di Exeter in GB, che rilascia lentamente le molecole di idrogeno del passeggero mentre viaggiano in tutto il corpo. I ricercatori hanno quindi testato i topi per i cambiamenti nella memoria e nella funzione motoria per 12 settimane.

I test comportamentali sui topi hanno mostrato che l'idrogeno solforato ha migliorato la funzione cognitiva e motoria del 50% rispetto ai topi che non hanno ricevuto le iniezioni di NaGYY. I topi trattati sono stati in grado di ricordare meglio le posizioni delle uscite della piattaforma e sono apparsi più attivi fisicamente dei loro simili com MA non trattati.

I risultati hanno dimostrato che gli esiti comportamentali del MA potrebbero essere invertiti introducendo idrogeno solforato, ma i ricercatori volevano capire come il cervello ha reagito chimicamente alla molecola gassosa. Una serie di esperimenti biochimici ha rivelato un cambiamento in un enzima comune chiamato 'sintasi glicogeno β' (GSK3β). In presenza di livelli sani di idrogeno solforato, il GSK3β agisce in genere come una molecola di segnalazione, aggiungendo marcatori chimici ad altre proteine ​​e alterando la loro funzione.

Tuttavia, i ricercatori hanno osservato che in assenza di idrogeno solforato, il GSK3β è sovra-attratto verso un'altra proteina nel cervello chiamata Tau. Quando il Gsk3β interagisce con la Tau, quest'ultima cambia in una forma che si aggroviglia e si raggruma all'interno delle cellule nervose. Mentre crescono i ciuffi di Tau, le proteine ​​aggrovigliate bloccano la comunicazione tra i nervi, causando alla fine la loro morte. Ciò porta al deterioramento e alla perdita finale della cognizione, della memoria e della funzione motoria che è caratteristica del MA.

"Comprendere la cascata di eventi è importante per progettare terapie che possono bloccare una interazione come questa, resa possibile dall'idrogeno solforato", afferma il dottorando Daniel Giovinazzo, primo autore dello studio.

Fino a poco tempo fa, ai ricercatori mancavano gli strumenti farmacologici per imitare il modo in cui il corpo produce lentamente piccole quantità di idrogeno solforato all'interno delle cellule. "Il composto usato in questo studio fa solo questo, e mostra che, correggendo i livelli cerebrali di idrogeno solforato, possiamo invertire con successo alcuni aspetti del MA", afferma il collaboratore dello studio Matt Whiteman PhD, professore di terapie sperimentali all'Università di Exeter.

Il team della Johns Hopkins e i collaboratori internazionali prevedono di continuare a studiare come i gruppi di zolfo interagiscono con il GSK3β e con altre proteine ​​coinvolte nella patogenesi del MA in altri sistemi di organi e cellule. Il team prevede anche di testare nuove molecole per trasportare l'idrogeno solforato nell'ambito della loro avventura coninua.