Ricerche

Uno studio del MIT indica che i neuroni malati possono istigare una risposta infiammatoria dalle microglia, le cellule immunitarie del cervello.

La sezione trasversale del cervello di topo mostra un marcatore di rotture nel doppio filamento (giada) e citochine del sistema immunitario CXCL10 (magenta).

Un nuovo studio condotto da ricercatori del Picower Institute for Learning and Memory del MIT di Boston fornisce le prove, sia da topi modello che dal tessuto umano post mortem, di un legame diretto tra due problemi che emergono nel morbo di Alzheimer (MA): un accumulo di rotture del doppio filamento (DSB, double-stranded breaks) nel DNA dei neuroni e il comportamento infiammatorio delle microglia, le cellule immunitarie del cervello.

Una nuova scoperta chiave è che i neuroni innescano attivamente una risposta infiammatoria al danno genomico. I neuroni non sono noti per segnalare al sistema immunitario del cervello nel MA, ha affermato la prima autrice dello studio Gwyneth Welch, ex dottorato del MIT nel laboratorio dell'autrice senior Li-Huei Tsai:

"Questo è un nuovo concetto nelle neuroscienze: l'idea che i neuroni possano iniziare l'attività infiammatoria in risposta al danno al DNA. L'idea generale era che i neuroni avessero una relazione più passiva con le microglia per quanto riguarda la neuroinfiammazione associata all'età".

Invece, ciò che la Welch, la Tsai e i coautori riferiscono su Science Advances è che i neuroni che devono convivere con sempre più DSB attraversano varie fasi: dal tentativo iniziale di riparare il loro DNA rotto a, quando la prima apparentemente fallisce, l'invio di segnali molecolari alle microglia, che rispondono assumendo uno stato più infiammatorio. Negli esperimenti in cui hanno interrotto la segnalazione immunitaria, gli scienziati hanno impedito alle microglia di entrare in quello stato e di degradare le connessioni del circuito neurale o le sinapsi.

I membri del laboratorio della Tsai stanno studiando da più di un decennio le DSB nel contesto del MA. La Tsai ha affermato che i nuovi risultati aumentano la comprensione emergente del ruolo delle microglia nel MA. La Tsai, prof.ssa di neuroscienze al Picower e fondatrice della Aging Brain Initiative del MIT, ha affermato:

"Abbiamo da molto tempo l'interesse di capire le rotture del DNA nei neuroni. In precedenza abbiamo dimostrato che le rotture del doppio filamento di DNA sono necessarie per indurre l'espressione genica regolata dall'attività nei neuroni, ma abbiamo anche osservato un profondo danno al DNA dei neuroni nelle prime fasi della neurodegenerazione.

"Ora sappiamo che i neuroni danneggiati dal DNA mostrano fenotipi senescenti e hanno un ruolo attivo nell'eliminare una risposta immunitaria dalle microglia e forse dagli astrociti. Ciò è mediato dall'attivazione del fattore di trascrizione NFkappaB.

"Inoltre, abbiamo identificato due citochine secrete dai neuroni danneggiati per reclutare le microglia e suscitare la loro risposta. Da sottolineare che mostriamo che l'inibizione dell'NFkappaB ha evitato la perdita sinaptica nella neurodegenerazione, chiarendo ulteriormente l'impatto della risposta neuroimmune sull'integrità sinaptica e sulla funzione cognitiva".

Nella sua tesi di ricerca, la Welch ha usato il topo modello di MA 'CK-p25' del laboratorio, in cui può essere indotta la patologia della malattia. Ha osservato una sequenza temporale in cui i neuroni con DSB sono apparsi in una settimana, hanno raggiungendo il numero dopo due settimane e poi sono diminuiti gradualmente, riducendosi notevolmente in sei settimane.

Nel frattempo, quei neuroni hanno anche perso la capacità di esprimere un marcatore standard di identità neuronale. La Welch si è resa conto che sembravano esserci degli stadi nel tentativo di far fronte alle DSB. All'inizio i neuroni hanno poche DSB e una forte identità (basale), quindi molte DSB senza perdita di identità (stadio 1), poi molte DSB e una perdita di identità neuronale (stadio 2).

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