Ricerche

Ricercatori del Center for Brainhealth® dell'Università del Texas di Dallas stanno studiando un nuovo indicatore precoce potenziale del declino verso il morbo di Alzheimer (MA): la misurazione del metabolismo energetico del cervello umano vivente con tecniche di scansione all'avanguardia.

Gli scienziati hanno ideato un modo unico per illustrare il consumo di energia e le riserve nel cervello con la spettroscopia a risonanza magnetica di fosforo, usando uno scanner MRI Tesla 7 a campo ultra-alto (7T). I loro risultati suggeriscono che il metabolismo neurologico dell'energia potrebbe essere compromesso nel lieve deterioramento cognitivo (MCI, mild cognitive impairment), la fase di declino tra l'invecchiamento sano e gli stati di malattia più gravi come la demenza e il MA.

La dott.ssa Namrata Das PhD, specialista del programma e neuroscienziata di ricerca, è la prima autrice dello studio pubblicato online il 6 aprile su Frontiers in Neuroscience.

"Gran parte di ciò che conosciamo del declino cognitivo a livello molecolare deriva da esami cerebrali post-mortem o modelli animali", ha detto la Das, che detiene anche un dottorato medico e un master in sanità pubblica. "Ciò che abbiamo deciso era monitorare in tempo reale i meccanismi biologici che causano un declino degli umani, per comprendere meglio i molteplici fattori coinvolti".

L'autrice senior Sandra Bond Chapman PhD, direttrice del Center for BrainHealth della UTDallas, ha detto che i risultati dimostrano "nuovi percorsi per far avanzare le scoperte".

"Questa ricerca fornisce un modo nuovo e promettente per chiarire la salute del cervello, o il suo degrado precoce, a causa dei cambiamenti nel metabolismo. Il nuovo approccio comporta l'uso delle scansioni di risonanza magnetica con 7Tesla, una tecnologia non invasiva e sicura", ha affermato la Chapman, professoressa illustre di salute mentale. "Ha entusiasmanti implicazioni per il rilevamento precoce del MA e il potenziale per misurare la risposta della malattia ai trattamenti".

Sebbene il MA sia stato definito per la prima volta più di un secolo fa, il trattamento rimane sfuggente. Secondo la Das:

"Questo è perché molteplici meccanismi diventano anomali, causando una cascata di eventi, e non sappiamo quale viene prima. La maggior parte delle ricerche attuali è focalizzata sull'accumulo di amiloide-beta e tau nel cervello. Qui, stiamo cercando di capire se ci sono altri marcatori precoci che possono essere rintracciati dal vivo attraverso la scansione. Speriamo che i nostri risultati, integrati con misurazioni di tau e amiloide-beta, diano informazioni più profonde".

I ricercatori teorizzano che il disturbo del livello energetico avviene presto nel MA, in base al lavoro post-mortem precedente che aveva indicato che il deficit del metabolismo è inferiore nelle fasi iniziali del MA rispetto a quelle gravi.

"Quella ricerca aveva stabilito il percorso che stiamo seguendo per rispondere a queste domande con la tecnologia di scansione", ha detto Das.

Lo studio attuale è stato condotto all'Advanced Imaging Research Center, un impianto che l'UT Dallas condivide con con altre istituzioni del Texas del Nord e situato nel campus del Centro Medico della UT Southwestern. La struttura ospita diversi scanner MRI che operano a campi magnetici fino al 7 Tesla per gli studi umani. La MRI che usa magneti così forti (quello di una macchina 7T è potente più del doppio di uno scanner MRI clinico 3T) può chiarire i processi metabolici e fornire dettagli senza precedenti nelle immagini risultanti.

Nello studio, 41 partecipanti (15 cognitivamente normali, 15 con MCI e 11 con prima valutazione di MA) sono stati sottoposti a valutazione di funzione esecutiva, memoria, attenzione, capacità visuospaziali e linguaggio. Le scansioni della risonanza magnetica 7T si sono concentrate sulla misurazione dei rapporti tra le molecole di energia adenosina trifosfato (ATP) e fosfocreatina (PCr), e il fosfato inorganico intracellulare.

"La maggior parte dell'energia in una cellula proviene dai mitocondri", ha detto la Das. "Si è teorizzato che la disfunzione mitocondriale avviene presto nel MA e che ATP e PCr non sono sintetizzate correttamente. Con la risonanza magnetica 3T, non siamo riusciti a vedere questi livelli molecolari con precisione".

Le scansioni dei ricercatori sui lobi temporali dei partecipanti hanno indicato che il rapporto tra PCr su ATP (che la Das ha definito l'indice di riserva energetica) si correlava ai livelli di cognizione dei partecipanti.

"La riserva energetica era inferiore nei pazienti con lieve deterioramento cognitivo e ancora più bassa in quelli con MA", ha detto. "Riteniamo che questo sia il primo studio a confermare che in molti casi di MCI la riserva energetica diminuisce anni prima che insorga il MA".

Anche se le macchine MRI 7T non sono ancora ampiamente disponibili per la valutazione clinica di routine dei pazienti, la Das ha detto che le tecniche usate nello studio potrebbero essere adattate alle macchine 3T più diffuse.

"La tecnologia si sta evolvendo in modo tale da poter essere presto in grado di modificare ciò che vediamo su scansioni 7T per essere rilevate con 3T, e la 3T è disponibile ovunque", ha detto. "Possiamo modificare alcuni dei parametri MRI che usiamo, per acquisire queste immagini con 3T, come è stato fatto con la spettroscopia protonica. Speriamo che questo possa essere realizzato entro pochi anni".

In futuro, il team di ricerca intende combinare questo biomarcatore energetico con le scansioni di tomografia a emissione di positrone (PET) che misurano le proteine amiloide-beta e tau, i marcatori più conosciuti del MA. Nel frattempo, la Das dal 1 luglio continuerà la sua ricerca sull'uso della risonanza magnetica per trovare nuovi marcatori di neuroscansione al McLean Imaging Center dell'Università di Harvard.

"Speriamo di determinare se il metabolismo anormale dell'energia cerebrale ha una relazione con l'accumulo di amiloide-beta e tau", ha detto la Das. "I ricercatori ipotizzano da anni che tali carenze del metabolismo potrebbero precedere gli accumuli, ma solo ora, con la tecnologia 7T, abbiamo la modalità per scoprirlo".