Sclerosi multipla- Immagine Credito: Pixabay/CC0 Public Domain.
La sclerosi multipla (SM) colpisce circa 2,3 milioni di persone in tutto il mondo. Circa l’80% delle persone con SM presenta un’infiammazione del cervelletto, la parte del cervello che aiuta a controllare il movimento e l’equilibrio, che può causare tremori, scarsa coordinazione e difficoltà nel controllo motorio. Questi problemi spesso persistono e possono peggiorare nel tempo, poiché il cervelletto perde gradualmente tessuto cerebrale sano.
Uno studio dell’Università della California di Riverside, pubblicato oggi su Proceedings of the National Academy of Sciences, fa luce sui meccanismi alla base della degenerazione cerebellare nella SM, suggerendo che la disfunzione mitocondriale potrebbe svolgere un ruolo chiave nella progressiva perdita di cellule neuronali chiamate cellule di Purkinje e nel peggioramento dei deficit motori.
La SM è caratterizzata da infiammazione cronica e demielinizzazione del sistema nervoso centrale. La demielinizzazione è il processo in cui la guaina mielinica, uno strato protettivo e isolante che circonda le fibre nervose nel cervello e nel midollo spinale, viene danneggiata o persa. Questa interruzione interferisce con la normale trasmissione dei segnali elettrici lungo i nervi, causando vari problemi neurologici. I mitocondri sono strutture vitali all’interno delle cellule che generano la maggior parte dell’energia cellulare, guadagnandosi il nome di “centrali energetiche” della cellula.
“Il nostro studio, condotto dalla mia studentessa laureata Kelley Atkinson, ipotizza che l’infiammazione e la demielinizzazione nel cervelletto interrompano la funzione mitocondriale, contribuendo al danno nervoso e alla perdita di cellule di Purkinje”, ha affermato Seema Tiwari-Woodruff, Professoressa di scienze biomediche presso la UC Riverside School of Medicine, che ha guidato il team di ricerca. “Abbiamo osservato una perdita significativa della proteina mitocondriale COXIV nelle cellule di Purkinje demielinizzate, suggerendo che il deterioramento mitocondriale contribuisca direttamente alla morte cellulare e al danno cerebellare“.
Quando camminiamo o ci muoviamo, molte parti del nostro cervello e del nostro corpo lavorano insieme: i muscoli, la colonna vertebrale, gli occhi, le orecchie e soprattutto il cervello. Un’area cerebrale fondamentale per il movimento e l’equilibrio è il cervelletto.
“All’interno del cervelletto si trovano cellule speciali chiamate neuroni di Purkinje“, ha spiegato Tiwari-Woodruff. “Queste cellule grandi e altamente attive aiutano a coordinare movimenti fluidi e precisi, come ballare, lanciare una palla o anche solo camminare. Sono essenziali per l’equilibrio e le capacità motorie fini“.
Tiwari-Woodruff ha spiegato che in malattie come la sclerosi multipla, il cervelletto può essere danneggiato e le cellule di Purkinje spesso iniziano a morire. Questo porta a problemi di coordinazione e movimento, una condizione nota come atassia.
“La nostra ricerca ha esaminato il tessuto cerebrale di pazienti affetti da SM e ha riscontrato gravi problemi in questi neuroni: avevano meno ramificazioni, perdevano mielina e presentavano problemi mitocondriali, il che significava che il loro apporto energetico stava diminuendo“, ha affermato Tiwari-Woodruff. “Poiché le cellule di Purkinje svolgono un ruolo così centrale nel movimento, la loro perdita può causare gravi problemi di mobilità. Capire perché sono danneggiate nella SM potrebbe aiutarci a trovare trattamenti migliori per proteggere il movimento e l’equilibrio nelle persone affette dalla malattia.”
Spegnimento
Il team ha utilizzato anche un modello murino consolidato, noto come encefalomielite autoimmune sperimentale (EAE), ovvero un modello murino che sviluppa sintomi simili alla SM, per studiare le alterazioni mitocondriali durante la progressione della malattia.
I ricercatori hanno scoperto che i topi EAE perdevano le cellule di Purkinje nel tempo, proprio come accade alle persone affette da SM.
“I neuroni rimanenti non funzionano altrettanto bene perché i loro mitocondri, le strutture che producono energia, iniziano a deteriorarsi”, ha affermato Tiwari-Woodruff. “Abbiamo anche osservato che la mielina si degrada nelle fasi iniziali della malattia. Questi problemi – meno energia, perdita di mielina e neuroni danneggiati – iniziano precocemente, ma la morte vera e propria delle cellule cerebrali tende a verificarsi più tardi, man mano che la malattia si aggrava. La perdita di energia nelle cellule cerebrali sembra essere una delle cause principali del danno nella SM“.
Sebbene il modello murino non riesca a catturare tutti gli aspetti della SM, le sue somiglianze con la patologia umana lo rendono uno strumento prezioso per studiare la neurodegenerazione e testare potenziali terapie.
“I nostri risultati offrono spunti cruciali sulla progressione della disfunzione cerebellare nella SM”, ha affermato Tiwari-Woodruff. “Coltivare la salute mitocondriale può rappresentare una strategia promettente per rallentare o prevenire il declino neurologico e migliorare la qualità della vita delle persone con SM. Questa ricerca ci avvicina di un passo alla comprensione dei complessi meccanismi della SM e allo sviluppo di trattamenti più efficaci e mirati per questa malattia debilitante“.
Alimentare il futuro
Successivamente, il team analizzerà se il deterioramento mitocondriale riscontrato nelle cellule di Purkinje colpisce anche altre cellule cerebrali, come gli oligodendrociti, che contribuiscono a formare la materia bianca, o gli astrociti, che supportano le funzioni cerebrali generali.
“Per rispondere a questa domanda, uno dei nostri progetti di ricerca in corso si concentra sullo studio dei mitocondri in specifici tipi di cellule cerebrali nel cervelletto”, ha affermato Tiwari-Woodruff. “Tale ricerca può aprire la strada alla scoperta di modi per proteggere il cervello in una fase precoce, come aumentare l’energia nelle cellule cerebrali, aiutarle a riparare il loro rivestimento protettivo di mielina o calmare il sistema immunitario prima che si verifichino danni eccessivi. Questo è particolarmente importante per le persone con SM che hanno difficoltà di equilibrio e coordinazione, poiché questi sintomi sono legati a danni al cervelletto“.
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Tiwari-Woodruff e Atkinson sono stati raggiunti nello studio da Shane Desfor, Micah Feria, Maria T. Sekyia, Marvelous Osunde, Sandhya Sriram, Saima Nooria, Wendy Rincóna e Britany Belloa.
Il team di ricerca ha analizzato il tessuto cerebellare post-mortem di pazienti affetti da sclerosi multipla secondariamente progressiva, insieme a campioni di individui sani, ottenuti dalla NeuroBioBank del National Institutes of Health e dalla Cleveland Clinic.
Fonte:Proceedings of the National Academy of Sciences