Ricerche

La capacità del cervello di rimuovere una proteina strettamente legata al morbo di Alzheimer (MA) è legata al nostro ciclo circadiano, secondo una ricerca pubblicata su PLOS Genetics. La ricerca sottolinea l'importanza di avere abitudini sane di sonno per impedire alla proteina amiloide-beta 42 (Aβ42) di formare ciuffi nel cervello, e apre un percorso verso potenziali terapie per la malattia.

"La regolazione circadiana delle cellule immunitarie ha un ruolo nella relazione complessa tra orologio circadiano e MA", ha dichiarato Jennifer Hurley, esperta di ritmi circadiani e prof.ssa associata di scienze biologiche al Rensselaer Polytechnic Institute. "Questo ci dice che un modello di sonno sano potrebbe essere importante per alleviare alcuni dei sintomi del MA, e questo effetto benefico potrebbe dipendere da un tipo di cella immunitaria chiamata macrofagi/microglia".

La ricerca è stata condotta al Rensselaer Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies, che è concentrato sulle malattie neurodegenerative. La dott.ssa Hurley ha lavorato con i professori Robert Linhardt (esperto di glicani e inventore dell'eparina sintetica) e Chunyu Wang (la cui ricerca continua ha dettagliato diversi meccanismi della produzione e diffusione delle proteine ​​implicate nel MA) del Rensselaer.

Il sistema circadiano è composto da un nucleo centrale di proteine-orologio che anticipano il ciclo giorno/notte attraverso oscillazioni giornaliere nei livelli di enzimi e ormoni, influenzando in definitiva parametri fisiologici come la temperatura corporea e la risposta immunitaria. L'interruzione del sistema circadiano è sempre più associata a malattie come il diabete, il cancro e il MA.

Un segno rivelatore del MA è costituito dalle placche, che sono ciuffi extracellulari di Aβ42 nel cervello. I macrofagi (chiamati microglia quando risiedono nel cervello) sono cellule immunitarie che cercano e distruggono il materiale indesiderato, ed eliminano l'Aβ42 dal cervello ingerendolo in un processo chiamato fagocitosi.

Nella ricerca precedente, la dott.ssa Hurley e i collaboratori del Royal College of Surgeons in Irlanda avevano studiato il controllo circadiano dei macrofagi, accumulando un esauriente insieme di dati che ha permesso di vedere quale RNA e proteine dei macrofagi ​​oscillano al ritmo circadiano.

I ricercatori hanno notato oscillazioni negli enzimi che aiutano a produrre due proteine ​​sulla superficie della cellula macrofagica (i proteoglicani eparan solfato e condroitina solfato), entrambi noti per il loro ruolo nel regolare la rimozione dell'Aβ42. Questi proteoglicani della superficie cellulare potrebbero essere un legame tra il sistema circadiano e il MA?

In una serie di eleganti esperimenti per testare questa ipotesi, il team ha stabilito che la quantità di Aβ42 ingerita dai macrofagi sani oscilla con un ritmo circadiano giornaliero. Quel modello non è presente nei macrofagi senza orologio circadiano.

Hanno anche misurato le oscillazioni quotidiane nei livelli di proteoglicani eparan solfato e condroitina solfato prodotti sulla superficie delle cellule macrofagiche con cicli circadiani sani. Il picco di rimozione dell'Aβ42 si è verificato quando la produzione di proteoglicani sulla superficie delle cellule era al livello più basso, e la rimozione di questi proteoglicani ha aumentato la ingestione, il che suggerisce che i proteoglicani inibiscono la rimozione di Aβ42.

"A questo punto è chiaro che questo è tutto programmato dall'orologio circadiano", ha detto la dott.ssa Hurley. "Quando ci sono molti di questi proteoglicani nella superficie cellulare, i macrofagi non ingeriscono l'Aβ42. Non sappiamo perché deve essere così, ma c'è sicuramente una relazione".

Tale relazione potrebbe essere usata per sviluppare terapie che favoriscono una maggiore rimozione dell'Aβ42, forse aumentando l'ampiezza delle oscillazioni quotidiane, che tendono a diminuire quando invecchiamo.

"In teoria, se potessimo aumentare quel ritmo, forse potremmo aumentare la rimozione di Aβ42 e prevenire i danni al cervello", ha detto la dott.ssa Hurley.