Ricerche

Neuroni che esprimono i cromosomi X della madre (verde) e del padre (rosso). Fonte: Arturo Moreno/UCSF

Le donne nascono con due cromosomi X e ne ereditano uno da ciascun genitore. Ma in ogni cellula del loro corpo, è necessario solo un cromosoma X, quindi l'altro resta inattivo in modo casuale. Alcune cellule usano solo un cromosoma X materno; altre fanno affidamento solo sull'X paterno.

Ora, ricercatori della Università della California di San Francisco hanno testato topi femmina con cellule cerebrali che hanno usato solo cromosomi X materni, scoprendo che la loro memoria e le capacità cognitive si erano deteriorate più velocemente dei topi femmina che usavano un mix di cromosomi X materni e paterni.

La scoperta, che appare su Nature, potrebbe spiegare la variazione dell'invecchiamento del cervello tra i sessi, visto che i maschi ereditano solo un X materno, nonché la variazione tra le singole donne.

"Questa scoperta aumenta la possibilità che alcune donne che esprimono più cromosoma X di loro madre, solo per puro caso, possano avere una maggiore compromissione cognitiva mentre invecchiano o un rischio maggiore di malattie come il morbo di Alzheimer", ha affermato Dena Dubal MD/PhD, prof.ssa di neurologia, cattedra di Invecchiamento e Malattie Neurodegenerative all'UCSF e autrice senior del nuovo studio. "Alla fine, potrebbe anche aiutarci a trovare strategie costruttive per rallentare l'invecchiamento del cervello in entrambi i sessi".

L'X marca il cervello

Ricerche precedenti avevano suggerito che il cromosoma X, di cui la maggior parte delle donne ha due copie e la maggior parte degli uomini una solo, è vitale per la salute del cervello. Le mutazioni nel cromosoma X spesso causano disabilità intellettiva e le donne nate con un solo cromosoma X (la cosiddetta sindrome di Turner), possono avere disturbi cognitivi. I cromosomi X, ipotizzano alcuni ricercatori, potrebbero aiutare a spiegare le differenze di genere nella cognizione, nella memoria verbale o nel rischio di malattie cerebrali.

"Dato che il cromosoma X è arricchito nei geni legati al cervello, è diventato molto importante per noi sapere quali ruoli potrebbe avere nell'invecchiamento del cervello", ha affermato Samira Abdulai-Saiku PhD, post-dottorato alla UCSF e prima autrice del nuovo lavoro.

Dubal e Abdulai-Saiku erano particolarmente interessate al fatto che l'origine del cromosoma X, dalla madre o dal padre, fosse importante per le cellule. Sapevano che quando si formano le cellule di uova e di sperma, vengono aggiunti marcatori chimici ad alcuni geni sui cromosomi. Questi segni differiscono a seconda che il cromosoma provenga dalla madre (uovo) o dal padre (sperma). I marchi influiscono su quali geni vengono attivati ​​quando ogni cromosoma viene usato nelle cellule.

Nel nuovo studio, il team di ricerca ha allevato topi femmine per esprimere solo cromosomi X materni o una miscela di cromosomi X materni e paterni.

"La distorsione del cromosoma X è comune tra gli umani e ci sono certamente donne con livelli molto più alti o più bassi di cromosomi X materni rispetto ad altre, solo per caso", ha detto la Dubal. "Ci sono state poche ricerche sulle potenziali conseguenze di questo".

Gli effetti sulla memoria e sull'apprendimento

Dubal e Abdulai-Saiku hanno scoperto che i topi femmina con un solo cromosoma X materno attivo, hanno memoria e capacità di apprendimento più scarse mentre invecchiano. Nel cervello di questi topi, il cromosoma X materno ha accelerato l'invecchiamento biologico nell'ippocampo, un'area cerebrale cruciale per apprendimento e memoria.

"Quello che abbiamo dimostrato è che il cervello di questi animali stava davvero invecchiando più velocemente del cervello delle loro sorelle geneticamente identiche che avevano attivi i cromosomi X di mamma e papà", ha spiegato la Dubal.

Effettuando analisi dettagliate delle cellule cerebrali, il team è stato quindi in grado di identificare alcuni geni che erano completamente silenziati sui cromosomi X materni ma non su quelli paterni. Quando i ricercatori hanno usato la tecnologia di editing genetico CRISPR per attivare i geni silenziati sui cromosomi X materni dei topi femmina, questi ultimi sono diventati più intelligenti nella loro vecchiaia.

"Insieme, tutti questi esperimenti ci hanno suggerito che l'origine genitoriale di un cromosoma X può avere un grande impatto sulla salute del cervello", ha detto Abdulai-Saiku.

Radici evolutive?

Il nuovo studio non è stato progettato per testare esattamente perché il cromosoma X materno accelera l'invecchiamento del cervello rispetto a quello paterno. Tuttavia, la Dubal ipotizza che i geni silenziati sul cromosoma materno possono dare un vantaggio all'inizio della vita: "Può darsi che questo modello di espressione genica sia in realtà davvero vantaggioso per lo sviluppo del cervello, ma poi c'è questo compromesso più avanti nella vita".

La Dubal spera di continuare a studiare il ruolo del cromosoma X nell'invecchiamento del cervello e se esso può spiegare il rischio di malattie cerebrali o perdita di memoria nelle persone: "Il cromosoma X che hai ereditato da tua madre sta disattivando i geni, accelerando l'invecchiamento e compromettendo la cognizione. Possiamo invertire questo?"