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A differenza della maggior parte delle cellule del corpo umano, i neuroni (le cellule funzionali del nostro sistema nervoso) non possono solitamente sostituirsi con copie sane dopo essere stati danneggiati.
Al contrario, dopo un infortunio dovuto a un ictus, una commozione cerebrale o una malattia neurodegenerativa, i neuroni e i loro assoni, proiezioni simili a fibre che trasmettono segnali elettrici, hanno molte più probabilità di degradarsi anziché rigenerarsi.
Ma una nuova ricerca dell’Università del Michigan apre nuove prospettive sulla neurodegenerazione, che potrebbero aiutare a proteggere i pazienti da tale degradazione e declino neurologico in futuro. “Lo studio, pubblicato sulla rivista Molecular Metabolism, potrebbe persino avvicinarci alla comprensione dei rari casi in cui il cervello guarisce e aprire nuove strade allo sviluppo di trattamenti”, affermano i ricercatori.
I loro risultati, ottenuti utilizzando un modello consolidato di moscerino della frutta, suggeriscono che la resilienza dei neuroni alla degradazione sia collegata al processo fondamentale con cui queste cellule elaborano lo zucchero. Il lavoro è stato finanziato dai National Institutes of Health, dalla National Science Foundation statunitense, dalla Rita Allen Foundation e dalla Klingenstein Fellowship in Neurosciences.
“Il metabolismo subisce spesso alterazioni in caso di lesioni cerebrali e malattie come l’Alzheimer, ma non sappiamo se ciò sia una causa o una conseguenza della malattia“, ha affermato l’autrice principale Monica Dus, Professore associato di biologia molecolare, cellulare e dello sviluppo presso l’UM.
“Abbiamo scoperto che rallentare il metabolismo degli zuccheri compromette l’integrità neurale, ma se i neuroni sono già danneggiati, la stessa manipolazione può attivare preventivamente un programma protettivo. Invece di rompersi, gli assoni resistono più a lungo“.
Il ricercatore post-dottorato TJ Waller, responsabile scientifico dello studio, ha scoperto che due proteine specifiche sembrano essere coinvolte nel prolungamento della salute degli assoni. Una è chiamata DLK (Dual Leucine Zipper Kinase), che rileva il danno neuronale ed è attivata da un metabolismo alterato. L’altra proteina è nota come SARM1 (acronimo di Sterile Alpha e TIR Motif-containing 1), implicata nella degenerazione assonale e associata alla risposta DLK.
“Ciò che ci ha sorpreso è che la risposta neuroprotettiva cambia a seconda delle condizioni interne della cellula. I segnali metabolici determinano se i neuroni mantengono la linea o iniziano a rompersi“, afferma Monica Dus, Professore associato di biologia molecolare, cellulare e dello sviluppo presso l’UM.
In genere, nei casi in cui neuroni e assoni non si degradano, la DLK diventa più attiva e il movimento di SARM1 viene soppresso. Ma ci sono delle incongruenze. Infatti, lo studio ha dimostrato che l’attivazione prolungata della DLK nel tempo porta a una neurodegenerazione progressiva, invertendo di fatto i precedenti effetti neuroprotettivi.
In particolare, la DLK si è affermata come bersaglio per il trattamento e lo studio delle malattie neurodegenerative. “Tuttavia, i ricercatori dovranno affrontare sfide tecniche per controllare la duplice funzionalità dannosa e benefica della DLK”, ha affermato Waller.
“Se vogliamo ritardare la progressione di una malattia, dobbiamo inibirne gli aspetti negativi”, ha affermato Waller. “Vogliamo assicurarci di non inibire in alcun modo gli aspetti più positivi, che potrebbero effettivamente contribuire a rallentare la malattia in modo naturale”.
La mediazione di una molecola come la DLK, con la sua doppia funzionalità, rappresenta un enigma avvincente che i ricercatori devono ancora risolvere. Scoprire i meccanismi alla base del passaggio di modulatori come la DLK da uno stato protettivo a uno dannoso potrebbe avere enormi implicazioni per il trattamento delle malattie neurodegenerative e dei danni cerebrali, con un impatto diretto sulle popolazioni cliniche.
Dus e Waller hanno affermato che la comprensione di questo meccanismo “offre una nuova prospettiva su lesioni e malattie, che va oltre il semplice blocco del danno, concentrandosi su ciò che il sistema sta già facendo per rafforzarlo“.