Ricerche

Ricercatori che stavano studiando il modo in cui l'Alzheimer si radica nel cervello hanno identificato nuovi importanti somiglianze tra un modello di topo e l'Alzheimer umano.

I ricercatori della School of Medicine della Washington University di St. Louis hanno dimostrato che le placche cerebrali nei topi sono associate con l'interruzione della capacità delle varie regioni del cervello di connettersi in rete l'una con l'altra.

Questo declino coincide con risultati di precedenti studi sugli umani, suggerendo che ciò che gli scienziati capiscono degli effetti dell'Alzheimer sulle reti del cervello nei topi è probabilmente trasferibile alla ricerca delle malattie umane. Lo studio, pubblicato sul Journal of Neuroscience, è tra i primi a quantificare con precisione gli effetti delle placche di Alzheimer sulle reti del cervello in un modello animale. Fino ad ora, gli scienziati che studiano l'Alzheimer negli animali si sono generalmente limitati a valutare il danno cerebrale strutturale e all'analisi dei livelli di attività delle cellule cerebrali.

"La misurazione precisa dei cambiamenti nelle reti del cervello è fondamentale per la comprensione dell'Alzheimer e sarà probabilmente importante nei modelli di altre patologie neurodegenerative", dice l'autore senior David M. Holtzman (foto), MD, professore Andrew B. and Gretchen P. Jones e capo del Dipartimento di Neurologia. "Per esempio, possiamo ora verificare se bloccare la formazione di placche di Alzheimer nel cervello di topo evita la distruzione delle reti neuronali". Negli esseri umani, gli scienziati valutano l'integrità delle reti del cervello attraverso il monitoraggio del flusso ematico cerebrale con le immagini da scansioni di risonanza magnetica funzionale.

Quando il cervello è inattivo, il flusso di sangue sale e scende in sincronia nelle regioni del cervello connesse in rete, un fenomeno chiamato connettività funzionale. Queste connessioni sono ritenute una componente importante dell'attività cerebrale normale. Negli esseri umani, problemi di connettività funzionale sembrano presagire lo sviluppo di demenza.

Applicare la stessa tecnica ai topi può essere molto impegnativo, secondo Holtzman. I ricercatori hanno invece utilizzato un approccio per il monitoraggio del flusso sanguigno cerebrale nei topi recentemente sviluppato dal laboratorio di Joseph Culver, PhD, professore associato di radiologia alla Washington University. La tecnica prevede il montaggio di un anello con diodi emettitori di luce sulla testa di un topo leggermente anestetizzato. I sensori nell'anello monitorano la luce che viene riflessa dalle molecole di emoglobina che scorre attraverso i vasi sanguigni nel cervello. Questi dati possono essere utilizzati per valutare rapidamente il flusso sanguigno.

I ricercatori hanno applicato l'approccio ad un modello murino dell'Alzheimer. Hanno trovato che le regioni del cervello con le connessioni di rete più forti nei topi giovani hanno sviluppato il maggior numero di placche durante l'invecchiamento. Con l'accumulo di placche in queste regioni, declinava la connettività funzionale. Gli scienziati hanno già trovato risultati simili negli esseri umani utilizzando la risonanza magnetica funzionale.

Un legame tra una interconnessione cerebrale più forte del cervello dei topi giovani e i maggiori segni di Alzheimer nei topi anziani può sembrare contraddittorio, ma corrisponde ai precedenti studi nel laboratorio di Holtzman che hanno legato maggiori livelli di attività in singole cellule cerebrali alla maggiore deposizione di placca. Holtzman e altri hanno ipotizzato che il tipo di informazioni e di funzioni codificate nelle attività delle cellule cerebrali e le loro reti possono influenzare l'impatto sul rischio di Alzheimer. Studi epidemiologici hanno dimostrato che la stimolazione del cervello, come l'enigmistica, la lettura o l'apprendimento, è associata a un minore rischio di Alzheimer. Lasciare il cervello inattivo per lunghi periodi di tempo può aumentare il rischio.

I topi studiati nella ricerca hanno una forma mutata di una proteina umana, proteina precursore di Alzheimer, che fa sviluppare placche cerebrali. Altri modelli murini hanno versioni mutate di una proteina tau che portano allo sviluppo di grovigli neurofibrillari, che sono un'altra caratteristica dell'Alzheimer. Holtzman, Culver e colleghi hanno in programma di verificare la connettività funzionale nei modelli di topi con le versioni mutate di tau umana. I risultati possono aiutare a determinare gli effetti di altri tipi di aggregati proteici nel cervello, secondo Holtzman.

"Tramite studi di connettività funzionale, sono state ottenute nuove importanti intuizioni sul cervello umano normale e disfunzionale", dice Holtzman. "Essere in grado di analizzare la funzione del cervello dal stesso punto di vista nei modelli animali, dove abbiamo molta più libertà di manipolare i geni e le proteine, dovrebbe essere molto utile per i nostri sforzi per comprendere e trattare condizioni complesse come l'Alzheimer".

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Fonte: Materiale della Washington University in St. Louis, via Newswise.

Riferimento: Bero AW, Bauer AQ, Stewart FR, White BR, Cirrito JR, Raichle ME, Culver JP, Holtzman DM. Bidirectional relationship between functional connectivity and amyloid-beta deposition in mouse brain. Journal of Neuroscience, 2012 [link].

Pubblicato in ScienceDaily il 20 Aprile 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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