Ricerche

A sinistra la sezione di un cervello normale, a destra quella di un cervello colpito da Alzheimer.

Il cervello è una enorme rete di comunicazione, che contiene più di 100 miliardi di cellule nervose (neuroni), con ramificazioni che si connettono in più di 100 trilioni (100 mila miliardi) di punti (sinapsi). C'è un invio costante di segnali attraverso la vasta foresta di neuroni che forma i ricordi, i pensieri e i sentimenti; questi modelli di attività costituiscono l'essenza di ogni persona.

L'Alzheimer (AD) distrugge sia il modo in cui le cariche elettriche viaggiano all'interno delle cellule, sia l'attività dei neurotrasmettitori. Un cervello di AD ha un minor numero di cellule nervose e di sinapsi di un cervello sano; tra le cellule nervose si accumulano placche e ammassi di frammenti di proteine ​​anomale.

I principali indicatori patologici dell'AD sono l'accumulo di placche di amiloide-beta e di grovigli neurofibrillari nel cervello. I sentieri nella nostra foresta neuronale vengono sistematicamente attaccati e distrutti dall'amiloide-beta (Aβ): una molecola solitaria che si evolve in gruppi di placche, che bloccano la segnalazione da una cellula all'altra nelle sinapsi. Esse possono anche attivare le cellule del sistema immunitario, generando infiammazione e distruggendo le cellule danneggiate.

Deterioramento del cervello

In un cervello sano, dei fili paralleli ordinati, che assomigliano a binari, permettono a nutrienti e proteine ​​essenziali di spostarsi tra le cellule. La proteina tau aiuta questi binari a rimanere intatti e funzionanti. In un cervello danneggiato dall'AD la tau nel cervello si rompe, crolla e forma grovigli che impediscono la trasmissione lungo i binari. I binari si separano e si disintegrano; le proteine ​​essenziali, comprese le sostanze nutritive, non possono più raggiungere le cellule cerebrali, che alla fine muoiono.

Le placche e grovigli sopra descritte sono attualmente la teoria principale del meccanismo che spiega la morte cellulare e la perdita tissutale presente in un cervello di AD, sebbene la teoria non sia stata ancora confermata inconfutabilmente.

Gli effetti dell'AD sul cervello, tuttavia, sono ben noti: le cellule cerebrali lentamente si disintegrano, la malattia invade progressivamente diverse parti del cervello, creando cambiamenti unici che segnalano le varie fasi dell'Alzheimer: perdita di memoria a breve termine, ostacolo al pensiero logico e alle emozioni, alterazione fondamentale e, infine, sradicamento della personalità dell'individuo affetto. Nel tempo, l'Alzheimer porta alla morte delle cellule nervose e al drammatico restringimento del cervello, danneggiando quasi tutte le sue funzioni.

Togliere grovigli e placche

Il team scientifico del Centro Ricerca Nanoparticelle all'Institute for Basic Science (IBS), in collaborazione con il gruppo di ricerca della Seoul National University guidato dal professore Inhee Mook, ha sviluppato una nuova nanoparticella di ossido di cerio che punta i mitocondri, che può impedire efficacemente il processo di morte delle cellule neuronali.

Le cellule nel nostro cervello sono alimentate dai mitocondri; piccole centrali all'interno delle cellule che producono energia essenziale per far funzionare ogni cellula del corpo. Le «specie reattive dell'ossigeno» (ROS) sono un sottoprodotto naturale del metabolismo normale dell'ossigeno. La generazione anormale di ROS, derivante dalla disfunzione mitocondriale, può portare alla morte delle cellule neuronali.

Inoltre, la disfunzione mitocondriale indotta dall'Aβ è nota per essere anche una possibile causa di AD attraverso la produzione anormale di ROS. Le nanoparticelle di ossido di cerio fungono da spazzini forti e riciclabili dei ROS, eliminando i ROS anomali, facendo loro fare da spola tra gli stati di ossidazione Ce3+ e Ce4+.

Sopprimere la morte neuronale

Il team di ricerca, sotto la direzione di Taeghwan Hyeon, direttore del IBS, ha sintetizzato una nanoparticella di ossido di cerio (un antiossidante specifico dei mitocondri), e ha studiato l'effetto del nuovo agente terapeutico nel sopprimere la patogenesi di AD in un modello di topo vivente. Il team ha introdotto le potenti nanoparticelle di ossido di cerio (CeO₂ NP) nei mitocondri, usando piccoli materiali che puntano i mitocondri (triphenylphosphonium-conjugating) e hanno registrato dei risultati abbastanza notevoli in un topo transgenico modello di AD.

Due mesi dopo che il topo è stato trattato, hanno contato le cellule positive. Secondo i risultati, pubblicati online su ACS Nano l'11 febbraio, le CeO₂ NP localizzate sui mitocondri avevano realmente soppresso la morte neuronale nel modello di topo, dimostrando che la somministrazione di NP di ossido di cerio che puntano i mitocondri può ripristinare in modo significativo la vitalità neuronale del topo affetto da AD.

Dal momento che l'accumulo di Aβ non differiva in modo significativo tra il cervello dei topi colpiti e quello dei topi non trattati, si è concluso che le nanoparticelle di ossido di cerio che puntano i mitocondri hanno migliorato il danno neuronale del soggetto di test in modo indiretto, indipendentemente dall'accumulo di Aβ.

Il documento del team sottolinea che i dati "indicano che le nanoparticelle di ossido di cerio dirette sui mitocondri sono un candidato terapeutico potenziale per il trattamento mitocondriale del danno indotto da stress ossidativo nell'AD". Il direttore Hyeon ha detto: "Questo studio è notevole in quanto la ricerca collaborativa tra nano scienza e biomedica ha portato allo sviluppo di un agente terapeutico potente contro le specie reattive dell'ossigeno nei mitocondri, che sono considerate uno dei principali responsabili di una serie di malattie".