Ricerche

Immagini PET di 11c-acetato e 18F-FDG in pazienti di controllo (control) e con Alzheimer (AD)

Un team di scienziati sudcoreani guidati da C. Justin Lee, direttore del Center for Cognition and Sociality all'interno dell'Institute for Basic Science ha fatto di recente una nuova scoperta in grado di rivoluzionare sia la diagnosi che il trattamento del morbo di Alzheimer (MA). Il gruppo ha dimostrato un meccanismo con cui gli astrociti nel cervello assorbono livelli elevati di acetati, che li fanno diventare astrociti reattivi pericolosi. Hanno poi sviluppato una nuova tecnica di scansione che sfrutta questo meccanismo per osservare direttamente le interazioni astrociti-neuroni.

Il MA, una delle cause principali di demenza, è noto per essere associato alla neuroinfiammazione nel cervello. Nonostante la neuroscienza tradizionale creda da tempo che tutto dipenda dalle placche di amiloide-beta (Aβ), i trattamenti che puntano queste placche hanno avuto scarso successo per trattare o rallentare la progressione della malattia. Dall'altra parte, C. Justin Lee è sostenitore di una nuova teoria secondo cui gli astrociti reattivi sono il vero colpevole dietro il MA. L'astrogliosi reattiva, un segno distintivo della neuroinfiammazione nel MA, precede spesso la degenerazione o la morte dei neuroni.

Il team di ricerca di Lee aveva riferito in precedenza che gli astrociti reattivi e l'enzima monoamina ossidasi B (MAO-B) all'interno di queste cellule possono diventare obiettivi terapeutici per il MA. Di recente, hanno anche confermato l'esistenza di un ciclo di urea negli astrociti e hanno dimostrato che il ciclo di urea attivato promuove la demenza.

Tuttavia, nonostante l'importanza clinica degli astrociti reattivi, non erano ancora state sviluppate sonde di neuroscansione cerebrale che possono osservare e diagnosticare queste cellule a livello clinico. In quest'ultima ricerca, il team di Lee ha usato scansioni di tomografia a emissione di positroni (PET) con acetato radioattivo e sonde di glucosio (11C-acetato e 18F-FDG) per visualizzare i cambiamenti nel metabolismo neuronale nei pazienti con MA.

Il dott. Nam Min-Ho, uno dei primi autori di questo documento, ha dichiarato: "Questo studio dimostra valore accademico e clinico significativo visualizzando direttamente gli astrociti reattivi, che sono stati recentemente evidenziati come causa principale del MA".

Inoltre, hanno dimostrato che l'acetato, la componente principale dell'aceto, è responsabile della promozione dell'astrogliosi reattiva, che induce la produzione di putrescina e GABA e porta alla demenza. Innanzitutto, i ricercatori hanno dimostrato che gli astrociti reattivi assorbono un eccesso di acetato attraverso un aumento del trasportatore di monocarbossilato-1 (MCT1) nei topi modello sia di astrogliosi reattiva che di MA. Hanno scoperto che l'assorbimento elevato di acetato è associato all'astrogliosi reattiva e aumenta la sintesi di GABA astrocitica aberrante quando è presente l'Aβ, una proteina tossica nota nel MA.

I ricercatori hanno mostrato che si possono usare le scansioni PET con acetato 11C e 18F-FDG per visualizzare l'ipermetabolismo acetato indotto dall'astrocita reattivo e l'ipometabolismo del glucosio neuronale associato nel cervello con neuroinfiammazione e MA. Inoltre, quando i ricercatori hanno inibito l'astrogliosi reattiva e l'espressione di MCT1 astrocitica nel topo modello di MA, hanno invertito queste alterazioni metaboliche.

Il dott. Yun Mijin ha commentato: “Gli astrociti reattivi hanno mostrato anomalie metaboliche che assorbono un eccesso di acetato rispetto alla norma. Abbiamo scoperto che l'acetato ha un ruolo importante nel promuovere le risposte infiammatorie astrocitiche".

Con questa nuova strategia di scansione, il gruppo ha scoperto che alterazioni nel metabolismo dell'acetato e del glucosio sono presenti costantemente nei topi modello di MA e nei pazienti con MA umano (vedi figura in alto). Sono riusciti a confermare che esiste una forte correlazione tra la funzione cognitiva del paziente e i segnali PET di 11C-acetato e 18F-FDG. Questi risultati suggeriscono che l'acetato, considerato finora solo una fonte di energia specifica per gli astrociti, può facilitare l'astrogliosi reattiva e favorire la soppressione del metabolismo neuronale.

Il dott. Ryu Hoon ha osservato: "Dimostrando che l'acetato non solo funge da fonte di energia per gli astrociti, ma facilita anche l'astrogliosi reattiva, abbiamo suggerito un nuovo meccanismo che induce l'astrogliosi reattiva nelle malattie cerebrali".

L'Aβ è stata sospettata finora di essere la causa principale del MA, e quindi è stata al centro della maggior parte della ricerca sulla demenza. Sfortunatamente, le scansioni PET che puntano l'Aβ hanno avuto limiti nella diagnosi dei pazienti e i finora hanno fallito tutti i farmaci volti a rimuoverla come obiettivo per trattare il MA.

Tuttavia, questo studio ci offre una nuova possibilità di usare la PET 11C-acetato e 18F-FDG per la diagnosi precoce del MA. Inoltre, il meccanismo appena scoperto dell'astrogliosi reattiva attraverso l'acetato e il trasportatore MCT1 suggerisce un nuovo obiettivo per il trattamento di MA.