La deposizione di amiloide è un segno distintivo delle malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer (MA) e il Parkinson. Il processo di deposizione è descritto come una curva sigmoidale in cui le proteine mal ripiegate si riuniscono in oligomeri prima dell'allungamento in fibrilla.
Questo processo dinamico è accompagnato dal monomero mal ripiegato con più elica-α formata in abbondante struttura a foglio-β reticolata. Puntare l'accumulo tossico può rappresentare una strategia promettente per rallentare o prevenire l'insorgenza della malattia. In un nuovo studio pubblicato su eLight, un team di scienziati cinesi guidati dal prof. Chao Chang dell'Università di Pechino ha sviluppato una tecnica unica che usa una frequenza specifica per regolare e ridurre al minimo la deposizione di amiloide.
Nel 2018 è stato ipotizzato che il campo fisico dei segnali neurali biologici potrebbe essere un campo elettromagnetico ad alta frequenza che va dai terahertz (THz) agli infrarossi (IR). È molto probabile che vada da 0,5 a 100 THz ed è chiamato 'onda elettromagnetica THz generalizzata' (EM). Si è dimostrato che alcuni processi fisiologici, come la svolgitura delle forcine di DNA, la permeabilità del canale di calcio recintate dal voltaggio e le correnti K+ recintate dal voltaggio, possono regolare ciò.
Il meccanismo ha rivelato che l'onda THz risuona con la popolazione molecolare e modifica il legame idrogeno (H-bond) in esso formato. Inoltre, è stato riferito che la rete intermolecolare dell'H-bond, che è parallela all'asse di fibrilla, è la chiave per arrivare alle fibrille amiloidi.
In base a ciò, potremmo prevenire o mitigare la patologia del MA se potessimo sfruttare le caratteristiche risonanti per modulare il processo di autoassemblaggio ed evitare l'aggregazione proteica indesiderata. Uno studio precedente ha scoperto che una luce da 1675cm-1 (50,25 THz) potrebbe dissociare le fibrille amiloidi mediante un esperimento laser a elettrone libero e un metodo di simulazione a dinamica molecolare (MD).
C'è stato un effetto termico significativo a questa frequenza perché il liquido biologico ha un forte assorbimento nell'intervallo di 45-52,5 THz: il risultato è stato un indebolimento notevole dell'efficienza regolata nell'ambiente fisiologico. Pertanto, è urgente esplorare metodi non termici ed efficienti per inibire il processo di aggregazione dell'amiloide-β (Aβ).
Il team di ricerca ha usato l'Aβ come esempio per condurre la ricerca. Non afferma che l'Aβ abbia il ruolo determinante nello sviluppo del MA, visto che sempre più ricerche hanno iniziato a sottolineare la significatività della proteina tau. Le proteine amiloidi hanno processi di aggregazione dinamici simili. Non ci sono ancora farmaci efficaci in grado di inibire o alleviare il deterioramento della patologia del MA.
Lo studio intendeva regolare le conformazioni delle proteine patologiche mediante mezzi ottici che intervengono nel processo dinamico. Questa ricerca basata sull'Aβ può essere ulteriormente applicata alla proteina tau, un fatto di grande significato per lo sviluppo di una terapia combinata.
Il team di ricerca ha usato il laser a cascata quantica con una frequenza centrale di 34,88 THz (8,6 µm) per irradiare gli oligomeri Aβ1-42. Ha quindi monitorato il processo di fibrosi mediante saggio di legame tioflavina T e con spettroscopia a trasformata di Fourier a infrarossi.
Il team di ricerca ha scoperto che il processo di fibrosi ha rallentato in modo significativo rispetto al gruppo senza campo esterno. La sicurezza di questa frequenza a livello di cellule è stata confermata anche attraverso test di vitalità cellulare e dei potenziali della membrana mitocondriale. Si è visto che le cellule proliferavano in modo significativo e c'è stato un leggero aumento del potenziale di membrana mitocondriale.
Ciò dimostra che le onde THz possono influenzare positivamente la funzione delle cellule. Il team di ricerca ha anche trovato un cambiamento significativo nella conformazione proteica, che passa dalla struttura regolarmente ordinata a una struttura disordinata, in particolare, con più struttura a fogli-β trasformata nella regione di spirale e di piega.
Le onde THz possono essere una strategia promettente per ritardare il processo di fibrillazione dell'amiloide.
Fonte: Chinese Academy of Sciences via NewsWise (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: W Peng, [+4], C Chang. High-frequency terahertz waves disrupt Alzheimer’s β-amyloid fibril formation. eLight, 1 Aug 2023, DOI
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