Alzheimer-Immagine Credito fotografico: Adobe.
È stato recentemente suggerito che la carenza nell’eliminazione dei rifiuti dal cervello contribuisca al declino cognitivo nell’invecchiamento, nonché alla patogenesi di una pletora di malattie neurodegenerative. Sono state ipotizzate diverse vie, tra cui i vasi linfatici meningei, il drenaggio periarterioso intramurale e il sistema glinfatico, a supporto di questa eliminazione.
Il sistema glinfatico è parte integrante dell’unità neurovascolare attraverso la quale i rifiuti presenti nel fluido interstiziale (ISF) possono essere rimossi dal cervello. Guidato dalla pulsazione arteriosa, dalle oscillazioni neurali e vascolari coerenti e da altre variazioni di pressione, il liquido cerebrospinale (CSF) si muove lungo lo spazio periarterioso e affluisce nel parenchima cerebrale, un processo che è in parte mediato dai canali dell’acquaporina-4 (AQP4) nei piedi terminali degli astrociti perivascolari. Si scambia quindi con soluti e macromolecole nell’ISF, prima di passare nello spazio perivenoso.
Studi sugli animali hanno dimostrato che la riduzione della pulsazione arteriosa, dell’AQP4 e del drenaggio CSF-ISF nell’invecchiamento potrebbe essere alla base dell’accumulo di molecole tossiche come l’amiloide-β (Aβ), la tau iperfosforilata e gli aggregati di α-sinuclein che sono caratteristici delle malattie neurodegenerative. Studi sull’uomo hanno anche scoperto che la localizzazione dell’AQP4 è associata allo stato della malattia di Alzheimer (AD) e al carico di Aβ. È stato quindi suggerito che il flusso glinfatico ridotto contribuisca alla patogenesi dell’AD, del morbo di Parkinson e di altre malattie neurologiche.
La maggior parte dei lavori fino ad oggi si è concentrata sui meccanismi attraverso i quali il liquido cerebrospinale e i soluti si muovono tra lo spazio perivascolare e il parenchima cerebrale, o sulle conseguenze di una clearance glinfatica disfunzionale. Diversi fattori fisiologici possono guidare o influenzare il flusso glinfatico, tra cui la pressione perivascolare generata dalla pulsazione arteriosa e dalla vasomozione, la frequenza cardiaca, l’ipertensione e lo stato di eccitazione. L’attività neurale può anche guidare il flusso glinfatico regionale tramite accoppiamento neurovascolare, poiché l’inibizione della muscolatura liscia vascolare o dell’attività neuronale abolisce il flusso. Studi sull’anestesia e sul sonno suggeriscono che un forte flusso glinfatico dipende da oscillazioni elettrofisiologiche coerenti, in particolare dall’attività delta.
Tuttavia, il meccanismo con cui il flusso glinfatico è normalmente regolato e il motivo per cui è compromesso nell’AD sono ancora poco compresi.
Ora, ricercatori dell’Università del Queensland hanno scoperto un legame cruciale tra il sistema di pulizia del cervello e il deterioramento dei neuroni associato al morbo di Alzheimer.
La Prof.ssa Elizabeth Coulson, della School of Biomedical Sciences e del Queensland Brain Institute dell’UQ, ha affermato che la ricerca ha rivelato un collegamento diretto tra la degenerazione cerebrale precoce e l’alterata eliminazione dei rifiuti nel cervello e potrebbe aiutare a spiegare come inizia a manifestarsi l’Alzheimer.
“La ricerca si è concentrata su specifici neuroni cerebrali che sono i primi a morire nel morbo di Alzheimer”, ha affermato il Prof. Coulson, “I nostri studi precedenti hanno scoperto che la degenerazione di questi neuroni cerebrali e l’accumulo di proteine tossiche vanno di pari passo nel morbo di Alzheimer”.
Il cervello è dotato di sistemi di pulizia innati per liberarlo da scorie e tossine, il che è essenziale per la salute cognitiva e per prevenire le malattie neurodegenerative.
“Tuttavia, non è ancora chiaro come il cervello riesca a liberarsi delle scorie“, aggiunge.
L’autore principale, il Professore associato Kai-Hsiang Chuang, della Facoltà di Scienze Biomediche dell’UQ , ha affermato che la ricerca potrebbe guidare lo sviluppo di nuove diagnosi e trattamenti che agiscano precocemente su questo deterioramento.
“Lo studio quinquennale ha coinvolto 25 esseri umani di età compresa tra 60 e 90 anni, 10 dei quali presentavano un lieve deterioramento cognitivo precoce, insieme a modelli animali”, ha affermato il Dott. Chuang. “Ha dimostrato che questi neuroni, precedentemente noti per le funzioni cognitive, controllano anche il movimento del sangue e dei fluidi che aziona il sistema di depurazione. L’indebolimento di questi neuroni porta a una compromissione dell’eliminazione dei rifiuti“.
I ricercatori hanno anche scoperto che i farmaci comunemente prescritti per l’Alzheimer ripristinavano parzialmente il flusso dei fluidi di scarto.
Il Professor Coulson ha affermato che i risultati mettono in discussione le attuali concezioni circa il momento in cui il sistema di smaltimento dei rifiuti cerebrali è attivo.
“Sebbene sia stato scritto molto sull’eliminazione delle tossine da parte del cervello durante il sonno, questo argomento è stato oggetto di dibattito all’interno della comunità scientifica“, ha affermato il Professor Coulson. “I nostri studi dimostrano che i neuroni che muoiono per primi quando si soffre di Alzheimer sono attivi quando siamo svegli e il cervello è attivo. Ma sono necessarie ulteriori ricerche per esaminare la correlazione tra l’eliminazione delle tossine e gli stati sonno-veglia”.
Spiegano gli autori:
“I rifiuti cerebrali vengono eliminati attraverso una via del liquido cerebrospinale (CSF), il sistema glinfatico, la cui disfunzione può essere alla base di numerose patologie cerebrali. Studi precedenti mostrano che l’oscillazione vascolare coerente, misurata mediante fMRI dipendente dal livello di ossigenazione del sangue (BOLD), si associa all’afflusso di CSF per guidare il flusso di fluido. Tuttavia, come questo accoppiamento sia regolato, se medi l’eliminazione dei rifiuti e perché sia compromesso rimane poco chiaro. Qui dimostriamo che i neuroni colinergici modulano l’accoppiamento BOLD-CSF e la funzione glinfatica. Abbiamo scoperto che l’accoppiamento BOLD-CSF correla l’attività colinergica corticale negli esseri umani anziani. La lesione dei neuroni colinergici del proencefalo basale nei topi femmina compromette l’efflusso glinfatico e le alterazioni associate nell’accoppiamento BOLD-CSF, nella pulsazione arteriosa e nell’afflusso glinfatico. Un inibitore dell’acetilcolinesterasi altera queste dinamiche, principalmente attraverso meccanismi periferici. I nostri risultati suggeriscono che la perdita colinergica compromette la funzione glinfatica attraverso un meccanismo neurovascolare, contribuendo potenzialmente all’accumulo patologico di scorie. Ciò potrebbe fornire una base per lo sviluppo di metodi diagnostici e terapeutici per la disfunzione glinfatica”.
I risultati fanno parte di una vasta ricerca della Prof.ssa Coulson durata oltre 20 anni, che comprende la scoperta che l’apnea notturna ostruttiva causa una neurodegenerazione simile all’Alzheimer e la scoperta di come il recettore cerebrale della neurotrofina, p75NTR, inneschi la morte neuronale nelle malattie.
“Stiamo cercando di sviluppare un farmaco che colpisca il recettore della morte cellulare p75 per impedire la morte dei neuroni, non solo per curare i sintomi della demenza“, ha affermato il Professor Coulson, “Se funzionasse, sarebbe una svolta e potrebbe migliorare migliaia di vite”.
Leggi anche:Alzheimer: sorprendente scoperta sullo zucchero nel cervello
In un nuovo studio, guidato dal Dott. Ying Xia della Facoltà di Scienze Biomediche dell’UQ e dal gruppo CSIRO eHEALTH, che ha collaborato allo studio attuale, i ricercatori stanno valutando l’efficacia degli attuali farmaci contro l’Alzheimer.
“Dobbiamo stabilire se diventano meno efficaci una volta persi i neuroni e se potrebbero modificare il modo in cui progredisce la malattia se iniziassimo il trattamento prima“, ha affermato il Dott. Xia. “Questo ci aiuterà a capire come identificare i pazienti che hanno maggiori probabilità di trarre beneficio dai trattamenti esistenti“.
Fonte:Nature Communication