Ricerche

Un breve shock termico riduce l'aggregazione delle proteine in un C. elegans modello di Huntington. (Fonte: Caroline Kumsta, Ph.D.)I biologi sanno da decenni che sopportare un breve periodo di stress lieve permette agli organismi semplici e alle cellule umane di sopravvivere meglio a un successivo stress più tardi nella vita.

Ora, gli scienziati del Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute (SBP) hanno scoperto che un processo cellulare chiamato autofagia è coinvolto in modo cruciale nei benefici dello stress temporaneo.

Lo studio, pubblicato ieri su Nature Communications, crea nuovi percorsi per perseguire i trattamenti per le malattie neurologiche come l'Huntington, e probabilmente l'Alzheimer e il Parkinson.

L'autofagia è un mezzo per riciclare parti vecchie, rotte o non più necessarie di cellule, in modo che i loro componenti possano essere riutilizzati per produrre nuove molecole o essere bruciati per produrre energia. Il processo è stato legato in precedenza alla longevità, non in piccola parte per merito della ricerca guidata da Malene Hansen PhD, professore associato dello SBP e autore senior dello studio. I nuovi risultati suggeriscono che una vita lunga e la resistenza allo stress sono collegati a livello cellulare.

"Abbiamo usato dei C. elegans - minuscoli nematodi atti a studiare la biologia fondamentale - testando l'importanza dell'autofagia per diventare resistenti allo stress", dice Caroline Kumsta PhD, scienziato del laboratorio della Hansen e prima autrice dello studio. "Sono un grande modello di sistema perché sono trasparenti, così che si può facilmente osservare ciò che accade al loro interno, perché la maggior parte dei loro geni e dei percorsi di segnalazione molecolari hanno omologhi funzionali negli esseri umani, e perché vivono solo poche settimane, il che agevola notevolmente misurare la durata della loro vita".

La Kumsta e i colleghi hanno incubato per un'ora dei vermi a 36°C, una temperatura significativamente superiore a quella mantenuta di solito in laboratorio. Dopo questa breve esposizione al calore - una lieve forma di stress che migliora la sopravvivenza dell'organismo - i tassi di autofagia sono aumentati in tutti i tessuti dei vermi.

Quando hanno esposto questi vermi al calore innescato da un altro shock termico più lungo, pochi giorni dopo, i vermi che erano carenti di autofagia non hanno avuto i benefici del mite shock termico iniziale, come era invece il caso dei vermi che lo avevano subito e che avevano l'autofagia intatta.

I ricercatori hanno dedotto che uno stress termico mite potrebbe migliorare anche la capacità dei vermi di gestire un'altra condizione che peggiora con l'età: l'accumulo di proteine ​​aggregate, che è stressante per le cellule. Per verificare questa ipotesi, la Kumsta ha usato vermi modello di Huntington, una malattia ereditaria fatale causata da proteine ​​neuronali che iniziano a incollarsi insieme in grandi ciuffi quando i pazienti invecchiano, portando alla degenerazione in tutto il cervello.

L'esposizione ad uno shock termico mite dei vermi che producono proteine ​​adesive simili in diversi tessuti ha ridotto il numero di aggregati proteici, suggerendo che una quantità limitata di stress da calore può ridurre l'aggregazione delle proteine ​​tossiche.

Afferma la Hanse:

"La nostra scoperta (che l'esposizione breve al calore aiuta ad alleviare l'aggregazione proteica) è emozionante, perché potrebbe portare a nuovi approcci per rallentare l'avanzata di malattie neurodegenerative, come la corea di Huntington. I risultati potrebbero essere rilevanti anche per l'Alzheimer e il Parkinson, anch'essi causati da proteine prone all'aggregazione.

"Questa ricerca solleva molte domande interessanti: per esempio, come riesce l'induzione di autofagia attraverso un lieve stress termico preliminare a rendere le cellule più forti per sopravvivere al calore dopo? Cos'è la memoria cellulare? Ci sono molti motivi per andare avanti".

"Molti ci chiedono se questo significa dover cominciare ad andare alla sauna o fare yoga caldo", scherza la Kumsta. "Questa può non essere una idea del tutto cattiva. Studi epidemiologici indicano che l'uso frequente della sauna è associato a una vita più lunga, ma dobbiamo fare molta più ricerca per capire se questo ha qualcosa a che fare con l'induzione benefica di autofagia da stress termico come quella vista nei C. elegans".

La Kumsta è stata di recente promossa da post-dottorato a scienziato in riconoscimento della sua guida di questo studio.