Ricerche

Una gruppo di ricercatori guidato dalla University of South Florida ha scoperto che il composto fenchol ha lo stesso effetto benefico dei metaboliti derivati dall'intestino nel ridurre l'amiloide-beta neurotossica nel cervello.

Il fenchol, un composto naturale che abbonda in alcune piante, tra cui il basilico, può aiutare a proteggere il cervello dalla patologia del morbo di Alzheimer (MA), secondo uno studio preclinico eseguito alla University of South Florida.

Il nuovo studio, pubblicato il 5 ottobre su Frontiers in Aging Neuroscience, ha scoperto un meccanismo di rilevamento associato al microbioma intestinale che spiega come il fenchol riduce la neurotossicità nel cervello di MA.

Evidenze emergenti indicano che gli 'acidi grassi a catena corta' (SCFA, short-chain fatty acids), metaboliti prodotti da batteri utili e fonte primaria di nutrizione per le cellule nel colon, contribuiscono alla salute del cervello. La presenza di SCFA è spesso ridotta nei pazienti anziani con un lieve deterioramento cognitivo e con MA, la forma più comune di demenza. Tuttavia, era finora rimasto in gran parte sconosciuto come questo declino degli SCFA contribuisce alla progressione del MA.

Gli SCFA derivati ​​dall'intestino, che viaggiano attraverso il sangue fino al cervello, possono legare e attivare il 'recettore di acido grasso libero 2' (FFAR2), una molecola di segnalazione cellulare espressa sulle cellule cerebrali chiamate neuroni.

"Il nostro studio è il primo a scoprire che la stimolazione del meccanismo di rilevamento del FFAR2 da parte di questi metaboliti microbici (SCFA) può essere utile per proteggere le cellule cerebrali dall'accumulo tossico di proteine ​​amiloide-beta (Aβ) associate al MA", ha detto l'autore senior Hariom Yadav PhD, professore di Neurochirurgia e Riparazione Cerebrale all'USF e direttore del Center for Microbiome Research dell'USF.

Una delle due patologie caratteristiche del MA è costituita dai depositi induriti di Aβ che si raggrumano tra le cellule nervose formando placche di proteine ​​amiloidi nel cervello. L'altra patologia è formata dai grovigli neurofibrillari della proteina tau all'interno delle cellule cerebrali. Queste patologie contribuiscono alla perdita e alla morte dei neuroni, che in definitiva scatena il MA, una malattia neurodegenerativa caratterizzata da perdita di memoria, di capacità di pensiero e di altre capacità cognitive.

Il dott. Yadav e i suoi collaboratori hanno esaminato in profondità i meccanismi molecolari per spiegare come le interazioni tra il microbioma dell'intestino e il cervello potrebbero influenzare la salute del cervello e il declino cognitivo correlato all'età. In questo studio, ha detto il dott. Yadav, il team di ricerca si era proposto di scoprire la funzione "precedentemente sconosciuta" del FFAR2 nel cervello.

I ricercatori hanno dimostrato per la prima volta che l'inibizione del recettore FFAR2 (blocco della sua capacità di 'percepire' gli SCFA nell'ambiente al di fuori della cellula neuronale e di trasmettere la segnalazione all'interno della cellula) contribuisce alla formazione anomala di proteina Aβ causando la neurotossicità legata al MA.

Quindi, hanno eseguito una selezione virtuale su larga scala di oltre 144.000 composti naturali per trovare potenziali candidati che potrebbero imitare lo stesso effetto benefico degli SCFA prodotti dal microbioma nell'attivare la segnalazione FFAR2. Il dott. Yadav ha osservato che è importante identificare un'alternativa naturale agli SCFA per puntare in modo ottimale il recettore FFAR2 sui neuroni, poiché le cellule dell'intestino e di altri organi consumano la maggior parte di questi metaboliti microbici prima di raggiungere il cervello attraverso la circolazione sanguigna.

Il gruppo del dott. Yadav ha ristretto i 15 principali candidati composti a quello più potente. Il fenchol, un composto derivato dalle piante, che dà al basilico il suo profumo aromatico, era il migliore a vincolare il sito attivo di FFAR per stimolare la sua segnalazione.

Ulteriori esperimenti in colture di cellule neuronali umane, sul nematode Caenorhabditis Elegans e in topi modello di MA, hanno dimostrato che il fenchol riduce significativamente l'eccesso di accumulo di Aβ e la morte dei neuroni, stimolando la segnalazione FFAR2, il meccanismo di rilevamento del microbioma. Quando i ricercatori hanno esaminato più strettamente come il fenchol modula la neurotossicità indotta da Aβ, hanno scoperto che il composto diminuisce le cellule neuronali senescenti, chiamate anche cellule 'zombie', presenti di solito nel cervello con MA.

Le cellule zombie smettono di replicarsi e muoiono di una morte lenta. Nel frattempo, il dott. Yadav ha detto, si accumulano in organi malati e invecchianti, creano un ambiente infiammatorio dannoso e inviano segnali di stress o di morte alle cellule sane vicine, che alla fine diventano anch'esse cellule zombie dannose o muoiono.

"Il fenchol colpisce realmente i due meccanismi correlati della senescenza e della proteolisi", ha detto il dott. Yadav dei risultati intriganti dello studio preclinico. "Riduce la formazione di cellule neuronali zombie semi-morte e aumenta anche il degrado di Aβ (non funzionale), in modo che la proteina amiloide sia espulsa dal cervello molto più velocemente".

Prima di iniziare a mettere quintali di basilico extra nella salsa di spaghetti o in qualsiasi altra cosa tu mangi, per aiutare a evitare la demenza, sono necessarie più ricerche, incluse quelle negli esseri umani.

Nell'esplorare il fenchol come un possibile approccio per il trattamento o la prevenzione della patologia di MA, il team della USF cercherà risposte a diverse domande. Una cruciale è se il fenchol consumato nel basilico stesso è più o meno bioattivo (efficace) che isolato e somministrato in pillola, ha detto il dott. Yadav:

"Vogliamo anche sapere se una dose potente di basilico o di fenchol introdotta via spray nasale sarebbe un modo più rapido per portare il composto nel cervello".