Ricerche

Finora non era chiaro come l'invecchiamento colpisce la comunicazione tra i neuroni, un gap che rende più difficile trattare una serie di disturbi, tra cui l'Alzheimer e il Parkinson.

Un nuovo studio dal campus della Florida del The Scripps Research Institute (TSRI) chiarisce come l'invecchiamento colpisce i circuiti neurali del cervello, alterando (in alcuni casi significativamente) l'espressione genica nei singoli neuroni.

Queste scoperte potrebbero indicare la strada verso la comprensione piena di come l'invecchiamento influenza la nostra capacità cognitiva e verso nuovi bersagli terapeutici per il trattamento delle malattie neurodegenerative.

"Anche se non sappiamo esattamente perché, sappiamo che con l'invecchiamento insorge uno squilibrio nella segnalazione, e abbiamo individuato questi cambiamenti a livello del singolo neurone", ha detto Sathyanarayanan V. Puthanveettil, professore assistente del TSRI che ha guidato il lavoro. "Se riuscissimo a identificare le basi di questo meccanismo, potremmo puntare al meccanismo specifico, per influenzare o invertire il processo di invecchiamento dei neuroni umani".

Per registrare le proprietà elettriche e fisiologiche dei singoli neuroni, gli scienziati hanno creato un nuovo metodo e l'hanno applicato alla lumaca marina Aplysia californica, un modello animale ampiamente usato. Molte firme di espressione genica dll'Aplysia hanno controparti nel genoma umano. Con questa metodologia, pubblicata sul Journal of Visualized Experiments, gli scienziati sono quindi riusciti a concentrarsi sul neurone R15, un neurone che "spara" a raffica, implicato nella regolazione del contenuto d'acqua e nella riproduzione, mostrando come cambiano con l'età la sua risposta al neurotrasmettitore acetilcolina e l'espressione genica.

In uno studio pubblicato sulla rivista PLoS ONE, il team ha descritto le modifiche specifiche degli impulsi e dei potenziali d'azione (che hanno un ruolo centrale nella comunicazione da-cellula-a-cellula) durante l'invecchiamento dell'R15, suggerendo che i cambiamenti nella risposta all'acetilcolina durante l'invecchiamento sono conservati nel corso dell'evoluzione degli organismi dalle lumache ai mammiferi.

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In un altro studio, pubblicato in BMC Genomics, il team ha rivelato informazioni inattese sull'espressione genica durante l'invecchiamento dell'R15. "L'invecchiamento porta cambiamenti bidirezionali nell'espressione genica", ha detto Puthanveettil. "Alcune espressioni geniche salgono, altre scendono. Questo è sorprendente, soprattutto che qualche espressione genica salga, è qualcosa che non si associa necessariamente all'invecchiamento".

Lo studio ha anche rilevato che più di 1.000 sequenze di DNA sono regolate in modo diverso nei neuroni R15 maturi rispetto a quelli vecchi. Tra i percorsi biologici specifici che sono alterati, ci sono reti coinvolte in: segnalazione cellulare e sviluppo del sistema muscolo-scheletrico; morte e sopravvivenza cellulare; manutenzione della funzione cellulare e sviluppo embrionale; malattie neurologiche e disturbi ereditari e dello sviluppo.

Per confermare questi risultati, Puthanveettil ed i suoi colleghi hanno anche isolato ed esaminato altri tre neuroni dell'Aplysia. È interessante notare che, mentre tutti i neuroni hanno mostrato cambiamenti nell'espressione genica con l'età, questi cambiamenti non erano simili in tutti i neuroni. Anche l'entità della variazione era specifica per i singoli neuroni. Gli scienziati ora stanno studiando come e perché l'invecchiamento colpisce i neuroni in modo diverso.

Gli studi sono stati finanziati dal National Institutes of Health, dalla Whitehall Foundation e dallo Stato della Florida.

Fonte:  Scripps Research Institute.

Riferimenti:

1. Komol Akhmedov, Beena M. Kadakkuzha, Sathyanarayanan V. Puthanveettil. Aplysia Ganglia Preparation for Electrophysiological and Molecular Analyses of Single Neurons. Journal of Visualized Experiments, 2014; (83) DOI: 10.3791/51075
2. Komolitdin Akhmedov, Valerio Rizzo, Beena M. Kadakkuzha, Christopher J. Carter, Neil S. Magoski, Thomas R. Capo, Sathyanarayanan V. Puthanveettil. Decreased Response to Acetylcholine during Aging of Aplysia Neuron R15. PLoS ONE, 2013; 8 (12): e84793 DOI: 10.1371/journal.pone.0084793
3. Beena M Kadakkuzha, Komolitdin Akhmedov, Tom R Capo, Anthony C Carvalloza, Mohammad Fallahi, Sathyanarayanan V Puthanveettil. Age-associated bidirectional modulation of gene expression in single identified R15 neuron of Aplysia. BMC Genomics, 2013; 14 (1): 880 DOI: 10.1186/1471-2164-14-880

Pubblicato in scripps.edu (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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