Ricerche

Sentire l'odore di un hot dog può innescare ricordi di barbecue nel prato o delle partite di baseball dell'infanzia. Durante questo processo, le aree del cervello che controllano l'odore e la memoria a lungo termine stanno sparando impulsi rapidi. Per alimentare questi segnali dai neuroni, le regioni cerebrali attive hanno bisogno di ossigeno ed energia sotto forma di glucosio dal sangue, che viene inviato rapidamente attraverso i vasi sanguigni.

Ora, ricercatori della University of Maryland di Baltimora hanno scoperto che un certo tipo di cellula, che si trova sopra i capillari del cervello, rileva quando la sua regione cerebrale ha bisogno di energia. Quando i livelli di glucosio sono bassi, queste cellule segnalano ai vasi sanguigni di dilatarsi, aumentando il flusso sanguigno a livello regionale e consentendo a più energia di alimentare quella parte del cervello.

Questi risultati di esperimenti sui topi sono stati pubblicati il 27 dicembre 2022 su Cell Reports. L'autore senior dello studio Thomas Longden PhD, assistente professore di fisiologia alla UoM, ha affermato:

"Queste fluttuazioni nel flusso sanguigno aiutano a dirigere le risorse di energia del cervello per supportare le funzioni quotidiane. Mentre sto parlando ora, il flusso sanguigno nel mio cervello verrà deviato nelle aree del linguaggio e in quelle motorie (o del movimento) che controllano le mie corde vocali, per alimentare questi processi".

Nel 2022, il laboratorio del dott. Longden ha mostrato, in uno studio pubblicato su Science Advances, che i segnali in forma di calcio, modellati da impulsi elettrici attraverso i vasi sanguigni, inducono alcuni capillari cerebrali a rilassare il controllo del flusso sanguigno. Nell'ultimo studio, il suo team ha dimostrato che delle cellule specifiche, situate lungo l'esterno dei capillari, chiamate periciti, dirigono questi impulsi elettrici in base alla loro percezione dei bisogni energetici locali.

I ricercatori hanno osservato direttamente questo processo che si svolge nel cervello dei topi, usando una microscopia avanzata e poi hanno sezionato i capillari con i loro periciti attaccati. Hanno quindi misurato i segnali elettrici emessi dai periciti quando venivano regolati i livelli di glucosio. Hanno scoperto che i periciti generavano rapidamente segnali elettrici quando i livelli di zucchero erano bassi, ma non quando i livelli erano alti.

La prima coautrice dello studio Ashwini Hariharan PhD, post-dottorato in fisiologia all'UoM, ha affermato:

“Se non viene fornita ai neuroni energia adeguata dai vasi sanguigni cerebrali, e in modo tempestivo, può esserci una mancata corrispondenza tra richiesta e fornitura di energia. Ciò fa sì che i neuroni del cervello subiscano uno stress, che può portare al metabolismo alterato delle proteine, a cambiamenti nel modo in cui i neuroni sparano e persino alla morte cellulare".

Mark T. Gladwin MD, professore illustre, preside della facoltà di medicina e vicepresidente per gli affari medici della UoM, ha dichiarato:

"Questa carenza energetica nella funzione dei vasi sanguigni del cervello ha dimostrato di essere presente durante il processo di invecchiamento e in alcune malattie neurodegenerative, come l'Alzheimer e l'ictus".

Il dott. Longden ha concluso:

"Studiando come funziona normalmente questo processo, i ricercatori possono ottenere ulteriori informazioni su ciò che accade nell'invecchiamento o nelle malattie neurodegenerative, in modo da riuscire a sviluppare terapie migliori".