Ricerche

L'associazione tra inalazione di anestetico isoflurano e i cambiamenti di tipo Alzheimer nel cervello dei mammiferi può essere causata dagli effetti del farmaco sui mitocondri, le strutture in cui viene prodotta la maggior parte dell'energia cellulare.

In uno studio che apparirà in Annals of Neurology e diffuso online in anticipo, ricercatori del Massachusetts General Hospital (MGH) riferiscono che la somministrazione di isoflurano ha compromesso le prestazioni dei topi in un test standard di apprendimento e memoria; un risultato che non appare quando si somministra un altro anestetico, il desflurano. Hanno anche trovato prove che i due farmaci hanno effetti molto diversi sulla funzione mitocondriale.

"Questi sono i primi risultati a indicare che l'isoflurano, ma non il desflurano, può indurre la morte delle cellule neuronali e compromettere l'apprendimento e la memoria, danneggiando i mitocondri", dice Yiying (Laura) Zhang, MD, ricercatrice del Dipartimento di Anestesia, Cura Critica e Medicina del Dolore al MGH, e autrice principale dello studio. "Questo lavoro deve essere confermato in studi umani, ma sembra che il desflurano possa essere un anestetico migliore da utilizzare per i pazienti a rischio di disfunzioni cognitive, come i pazienti di Alzheimer".

Precedenti studi avevano suggerito che un intervento chirurgico e un'anestesia generale possono aumentare il rischio di Alzheimer, ed è ben noto che un piccolo, ma significativo, numero di pazienti chirurgici sperimentano una forma transitoria di disfunzione cognitiva nel periodo postoperatorio. Nel 2008, i membri dello stesso team di ricerca del MGH, hanno dimostrato che l'isoflurano induce cambiamenti di tipo Alzheimer (attivazione crescente di enzimi coinvolti nella morte delle cellule e nella produzione delle placche di A-beta caratteristiche della malattia) nel cervello di topi. Lo studio attuale è stato concepito per esplorare il meccanismo sottostante e le conseguenze comportamentali della morte delle cellule cerebrali indotta dall'isoflurano e confrontare gli effetti dell'isofluorano con quelli del desflurano, un'altro anestetico comune che non è stato associato a danni neuronali.

In una serie di esperimenti, i ricercatori hanno scoperto che l'applicazione di isoflurano alle cellule in coltura e ai neuroni dei topi ha aumentato la permeabilità delle membrane mitocondriali; ha interferito con l'equilibrio di ioni su entrambi i lati della membrana mitocondriale; ha ridotto i livelli di ATP, l'enzima prodotto dai mitocondri che alimenta la maggior parte dei processi cellulari; e ha aumentato i livelli di caspasi, l'enzima della morte delle cellule. I risultati hanno anche suggerito che il primo passo verso la morte cellulare indotta dall'isoflurano è l'aumento di generazione di specie reattive dell'ossigeno (ossigeno instabile) contenenti molecole che possono danneggiare i componenti cellulari. Le prestazioni dei topi in un test comportamentale standard di apprendimento e memoria sono diminuite significativamente da due a sette giorni dopo la somministrazione di isoflurano, se confrontate con i risultati di un gruppo di controllo. Nessuno degli effetti cellulari o comportamentali dell'isoflurano sono stati visti quando l'agente somministrato è stato il desflurane.

In un'altro studio da parte dei membri dello stesso gruppo di ricerca (che compare nel numero di febbraio di Anesthesia and Analgesia, e pubblicato on line nel mese di novembre) circa un quarto dei pazienti chirurgici trattati con isoflurano ha mostrato un certo livello di disfunzione cognitiva una settimana dopo l'intervento, mentre i pazienti trattati con desflurano o con anestesia spinale non hanno avuto il declino della performance cognitiva. Tale studio, condotto in collaborazione con ricercatori provenienti dal Beijing Friendship Hospital in Cina, ha analizzato solo 45 pazienti (15 in ciascun gruppo di trattamento) per cui i suoi risultati devono essere confermati in gruppi notevolmente più grandi.

"Circa 8,5 milioni i malati di Alzheimer in tutto il mondo hanno bisogno di anestesia e terapia chirurgica ogni anno", osserva Zhongcong Xie, MD, PhD, autore corrispondente di entrambi gli studi e direttore dell'Unità di Ricerca in Anestesia Geriatrica al Dipartimento di Anestesia, Cure Critiche e Medicina del Dolore al MGH. "Lo sviluppo di linee guida per una anestesia più sicura per questi pazienti richiede la collaborazione tra gli specialisti in anestesia, neurologia, geriatria e altre specialità. Come primo passo, abbiamo bisogno di identificare gli anestetici che sono meno suscettibili di contribuire alla neuropatogenesi e alla disfunzione cognitiva dell'Alzheimer". Xie è professore associato di Anestesia alla Harvard Medical School (HMS).

Altri autori dello studio di Annals of Neurology sono Zhipeng Xu, MD, PhD, Hui Wang, MD, e Yuanlin Dong, MD, dell'Anestesia al MGH; Rudolph Tanzi, PhD, di Neurologia del MGH; Hai Ning Shi, DVM, PhD, Pediatria del MGH; Deborah Culley, MD, e Greg Crosby, MD, del Brigham and Women 's Hospital, e Edward Marcantonia, MD, MS, del Beth Israel Deaconess Medical Center. Lo studio è stato finanziato dal National Institutes of Health, dall'American Geriatrics Society, dall'Associazione Alzheimer e dal Cure Alzheimer Fund.

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Fonte: Materiale del Massachusetts General Hospital.

Riferimento: Yiying Zhang, Zhipeng Xu, Hui Wang, Yuanlin Dong, Hai Ning Shi, Deborah J. Culley, Gregory Crosby, Edward R. Marcantonio, Rudolph E. Tanzi, Zhongcong Xie. Anesthetics isoflurane and desflurane differently affect mitochondrial function, learning, and memory. Annals of Neurology, 2012; DOI: 10.1002/ana.23536.

Pubblicato in ScienceDaily il 1 marzo 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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