L’invecchiamento cerebrale si manifesta principalmente nella diminuzione delle capacità mnemoniche, nella riduzione nella velocitá di apprendimento e nella flessibilitá cognitiva. Ma quali meccanismi molecolari sottendono questi deficit?
Finora gli studi hanno identificato diversi processi molecolari come, ad esempio, mutazioni del DNA, ridotta sintesi di RNA e proteine cerebrali, perdita di solubilitá delle stesse e modifiche epigenetiche. Tali fenomeni accadono in contemporanea e, ad oggi, non era chiaro se e quale tra essi sia la prima causa dell’invecchiamento cerebrale e quali invece un effetto successivo.
Secondo uno studio condotto da un team internazionale coordinato dalla Scuola Normale Superiore di Pisa con il Laboratorio Bio@SNS, dall’Istituto Leibniz per lo studio dell’invecchiamento e dalla Stanford University, in collaborazione con la Stazione Zoologica Anton Dohrn, un fenomeno di stallo nella sintesi delle proteine potrebbe essere la prima causa dell’invecchiamento cerebrale.
A questo importante lavoro ha contribuito anche il Laboratorio della Omeostasi Sinaptica di UniTS, specializzato nello studio dei meccanismi di regolazione cerebrale durante l’invecchiamento. Il team guidato da Eugenio Fornasiero ha fornito supporto per un’analisi dettagliata del turnover proteico nel cervello.
L’intuizione alla base dello studio è stata ottenuta grazie all’osservazione del processo di invecchiamento cerebrale nel Nothobranchius furzeri (Killifish turchese), un piccolo pesce dell’Africa orientale noto per la sua brevissima durata di vita in cattività (non raggiunge un anno) che il professore di Fisiologia Alessandro Cellerino, tra i coordinator dello studio, ebbe l’intuizione di introdurre come nuovo modello per lo studio dell’invecchiamento 25 anni fa alla Scuola Normale. La brevissima vita di questi pesciolini e il fatto che l’organizzazione generale del loro cervello sia la stessa di tutti i vertebrati consente di accorciare moltissimo tempi e costi degli studi sull’invecchiamento, senza perdere di rilevanza per l’uomo.
«Abbiamo osservato che con il progredire dell’etá i ribosomi non scorrono piú liberamente ma “stallano” ovvero si bloccano in posizioni precise lungo gli RNA, generando proteine incomplete – spiega ancora Cellerino – Queste proteine “missed in translation” hanno una bassa solubilità e tendono quindi a precipitare all’interno della cellula. La scoperta sorprendente é che non tutti gli RNA sono soggetti a questo fenomeno nello stesso modo: le proteine colpite sono quelle che costituiscono i ribosomi stessi, che quindi diminuiscono di numero generando un circolo vizioso».
Lo stallo dei ribosomi, quindi, potrebbe essere il meccanismo che collega le diverse modifiche molecolari legate all’invecchiamento cerebrale.
Il prossimo passo sarà utilizzare il Killifish per testare sperimentalmente se il trattamento con sostanze capaci di ridurre lo stallo dei ribosomi sia sufficiente a rallentare il decadimento cognitivo. Se ciò fosse confermato si aprirebbero nuove strade in ambito medico.
Pubblicato su Science, il lavoro s’intitola “Altered translation elongation contributes to key hallmarks of aging in the killifish brain”.
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