Disturbi metabolici del cervello-immagine: neuroni dell’ippocampo (magenta), etichettati per DDHD2 (ciano) ed endomembrane (giallo). Crediti: Università del Queensland
Prove che smentiscono l’ipotesi consolidata secondo cui la funzione neuronale nel cervello sia alimentata esclusivamente dagli zuccheri hanno offerto ai ricercatori nuove speranze per il trattamento di disturbi cerebrali debilitanti. Uno studio dell’Università del Queensland, condotto dalla Dott.ssa Merja Joensuu e pubblicato su Nature Metabolism, ha dimostrato che i neuroni utilizzano anche i grassi come carburante quando inviano i segnali per il pensiero e il movimento umano.
“Per decenni, è stato ampiamente accettato che i neuroni dipendessero esclusivamente dal glucosio per alimentare le loro funzioni cerebrali”, ha affermato il Dott. Joensuu. “Ma la nostra ricerca dimostra che i grassi sono senza dubbio una parte cruciale del metabolismo energetico dei neuroni nel cervello e potrebbero essere la chiave per riparare e ripristinare la funzionalità quando si guasta”.
Il Dott. Joensuu dell’Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology, insieme ai membri del laboratorio, il dottorando Nyakuoy Yak e il Dott. Saber Abd Elkader del Queensland Brain Institute dell’UQ, hanno deciso di esaminare la relazione tra un gene specifico (DDHD2) e la paraplegia spastica ereditaria 54 (HSP54).
Il Dott. Joensuu ha affermato che è noto che la perdita della funzione del gene DDHD2 altera l’equilibrio dei grassi nel cervello, il che in ultima analisi preannuncia l’insorgenza dell’HSP54.
“Abbiamo scoperto che i neuroni utilizzano piccole molecole di grasso, chiamate acidi grassi liberi saturi , prodotte dal DDHD2, per ricavare energia e sostenere la comunicazione neuronale“, ha affermato il Dott. Joensuu. “Comprendere il carburante alternativo del cervello potrebbe aiutare a scoprire modi nuovi e più efficaci per trattare i disturbi cerebrali legati all’energia e le condizioni neurodegenerative“.
Il Dott. Joensuu ha affermato che la ricerca ha gettato le basi per lo sviluppo di una potenziale terapia per l’HSP54 e offre speranza per altri disturbi e condizioni metaboliche del cervello precedentemente ritenuti incurabili.
“Abbiamo scoperto che gli integratori di acidi grassi attivati ripristinavano la produzione di energia e la normale funzionalità anche nei neuroni con il gene DDHD2 difettoso nei modelli animali, dopo che un aumento degli zuccheri si era dimostrato inefficace“, ha affermato il dott. Joensuu.
“Si è trattato di un enorme cambiamento di paradigma. Ha dimostrato che i neuroni sani nel cervello producono acidi grassi saturi che usano come carburante e, in condizioni come l’HSP54, in cui questo percorso energetico degli acidi grassi è difettoso, l’energia neuronale ei danni potrebbero essere riparati con integratori di acidi grassi. Data la debolezza metabolica del cervello e i cambiamenti metabolici in patologie come il morbo di Alzheimer, questa scoperta potrebbe rappresentare il tassello mancante del puzzle per una serie di malattie debilitanti“.
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Spiegano gli autori:
“Sebbene gli acidi grassi supportino la produzione di ATP mitocondriale nella maggior parte dei tessuti, si ritiene che i neuroni facciano affidamento esclusivamente sul glucosio per l’energia. Qui dimostriamo che l’ablazione genetica della lipasi dei trigliceridi e dei fosfolipidi Ddhd2 compromette la respirazione mitocondriale e la sintesi di ATP nei neuroni in coltura, nonostante l’aumento della glicolisi. Questo difetto deriva da livelli ridotti di acidi grassi liberi saturi a catena lunga, in particolare acido miristico, palmitico e stearico, normalmente rilasciati in modo attività-dipendente da Ddhd2. L’inibizione dell’importazione di acidi grassi mitocondriali nei neuroni wild-type ha ridotto in modo analogo la respirazione mitocondriale e la produzione di ATP. Il trattamento con acil-Coenzima A saturo di acidi grassi ha ripristinato la produzione di energia mitocondriale nei neuroni knockout per Ddhd2 . Quando somministrati in combinazione, questi integratori di acil-Coenzima A attivato hanno anche ripristinato i difetti nel traffico di membrana, nella funzione sinaptica e nell’omeostasi proteica. Questi risultati rivelano che i neuroni eseguono la β-ossidazione degli acidi grassi liberi a catena lunga endogeni per soddisfare la richiesta di ATP e rivelano una potenziale strategia terapeutica per la paraplegia spastica ereditaria 54 causata dalle mutazioni DDHD2″ .
Il Dott. Joensuu ha affermato che la fase successiva della ricerca consiste nel valutare l’efficacia terapeutica e la sicurezza degli acidi grassi attivati negli studi preclinici, un passo importante verso le sperimentazioni cliniche e nel determinare se questo percorso energetico cerebrale svolge un ruolo anche in altre malattie metaboliche del cervello.
Fonte: Nature Metabolism