Le mutazioni associate alla malattia di Alzheimer possono compromettere la comunicazione tra nervi e muscoli

• Le mutazioni associate alla malattia di Alzheimer ereditaria compromettevano la connessione tra i neuroni motori e le cellule muscolari sane in un modello di laboratorio.
• Il sistema sperimentale non comprendeva né il cervello né il midollo spinale, il che suggerisce che le mutazioni potrebbero influire direttamente sui nervi periferici.
• Lo studio non stabilisce se i cambiamenti nell’andatura possano fungere da segnale diagnostico precoce nei pazienti.

Cosa ha mostrato l’esperimento su nervi e muscoli

La malattia di Alzheimer è solitamente associata a perdita di memoria, confusione e declino delle capacità cognitive. Tuttavia, in alcune persone, cambiamenti nell’equilibrio, nella coordinazione o nell’andatura possono manifestarsi anni prima che compaiano problemi evidenti di pensiero. I ricercatori dell’Università della Florida Centrale hanno verificato se alcuni di questi disturbi motori potessero derivare non solo da cambiamenti nel cervello, ma anche dall’effetto diretto delle mutazioni associate alla malattia sui nervi che controllano i muscoli.

Il team ha studiato la forma ereditaria della malattia di Alzheimer, una variante rara che di solito si manifesta prima della forma più comune, tra i 40 e i 65 anni. In un sistema di laboratorio, i motoneuroni con mutazioni associate a questa variante della malattia compromettevano il funzionamento delle giunzioni attraverso cui le cellule nervose controllano i muscoli. Ciò avveniva anche in totale assenza, nel modello, del cervello e del midollo spinale, ovvero del sistema nervoso centrale.

Questo risultato cambia il modo di porre la questione delle possibili cause dei primi problemi motori. Se la connessione neuromuscolare viene compromessa direttamente dalle mutazioni, i disturbi motori non possono essere spiegati esclusivamente da un danno cerebrale. I responsabili dello studio, James Hickman e Xufan «Nadine» Guo, ritengono che i disturbi motori possano manifestarsi prima dei sintomi a carico del sistema nervoso centrale. Lo studio, tuttavia, ha rilevato questo effetto in un modello di laboratorio, senza stabilire quando compaiano cambiamenti simili nelle persone.

Perché è importante il sistema nervoso periferico

I neuroni motori trasmettono ai muscoli i segnali necessari per contrarsi e muoversi. I nervi situati al di fuori del cervello e del midollo spinale fanno parte del sistema nervoso periferico; partecipano alla trasmissione dei segnali tra il sistema nervoso centrale e il resto del corpo. I ricercatori hanno dimostrato che le mutazioni associate alla malattia di Alzheimer ereditaria possono interferire con questa trasmissione nel punto di contatto tra le cellule nervose e il tessuto muscolare.

Per verificare questa ipotesi, gli scienziati hanno creato un modello della giunzione neuromuscolare, il punto in cui un neurone motorio interagisce con una cellula muscolare. Il modello comprendeva cellule muscolari sane e neuroni motori ottenuti da cellule staminali con mutazioni associate alla forma familiare della malattia. I ricercatori hanno quindi valutato l’efficacia con cui i neuroni alterati trasmettevano i segnali al tessuto muscolare sano. In questo sistema non erano presenti né il cervello né il midollo spinale.

Proprio l’assenza di un sistema nervoso centrale ha permesso di distinguere un possibile effetto diretto delle mutazioni sulla connessione neuromuscolare dalle conseguenze di un danno cerebrale. Al termine dell’esperimento, i neuroni modificati erano meno efficaci nel garantire una normale interazione con i muscoli. Hickman ha sottolineato che questa è la prima prova dimostrativa del fatto che le alterazioni del sistema nervoso periferico possono essere causate direttamente da mutazioni di questo tipo. Si tratta di una conclusione basata su un modello di laboratorio, non della conferma che tutti i sintomi motori della malattia abbiano un’unica causa.

Come i ricercatori hanno creato un modello su chip

Per lo studio è stata utilizzata la tecnologia «uomo su chip», sviluppata e prodotta da Hesperos, azienda di cui Hickman è cofondatore. Questi sistemi miniaturizzati riuniscono diversi tipi di cellule umane in condizioni controllate per riprodurre specifici processi biologici. A differenza degli esperimenti condotti su cellule isolate, consentono di studiare l’interazione tra i tessuti, e non soltanto la risposta di un singolo tipo cellulare.

I ricercatori hanno utilizzato cellule staminali, poiché possono trasformarsi in cellule specializzate, compresi i motoneuroni. I neuroni con mutazioni sono stati messi a confronto con tessuto muscolare sano e ne è stata studiata la trasmissione dei segnali. Modelli simili offrono anche un’alternativa agli esperimenti sugli animali: come spiega la fonte dello studio, i modelli animali non sempre rispecchiano con precisione il comportamento delle malattie umane. Tuttavia, il sistema cellulare rimane comunque un modello di laboratorio, non un’osservazione dei pazienti.

La giunzione neuromuscolare è necessaria per i movimenti volontari: il segnale percorre il motoneurone, avvia l’interazione con il muscolo e ne provoca la contrazione. Questa sequenza è coinvolta nel camminare, nel mantenere la postura, nel sollevare oggetti e nei movimenti di precisione. Un’alterazione della trasmissione del segnale potrebbe quindi ripercuotersi su diverse funzioni motorie. Nello studio presentato è stato analizzato il funzionamento della giunzione tra cellule nervose e muscolari, senza misurare l’andatura o l’equilibrio delle persone con la malattia di Alzheimer.

Che cosa significano i risultati e che cosa non dimostrano ancora

Il valore pratico del risultato consiste per ora soprattutto nell’aprire una nuova direzione per lo studio dei sintomi. Se i disturbi motori possono effettivamente insorgere al di fuori del cervello, gli approcci mirati soltanto al sistema nervoso centrale potrebbero non risolvere i problemi dei nervi periferici. Guo ha inoltre indicato la possibilità di intervenire prima, qualora fosse possibile individuare i cambiamenti nel movimento. Tuttavia, lo studio non ha valutato un test diagnostico né dimostrato che un particolare segno dell’andatura possa predire la malattia.

Mantenere la funzione motoria può essere importante non solo per la condizione fisica. La pubblicazione rileva che l’attività fisica regolare è associata a un benessere cognitivo più favorevole; sostenere quindi la capacità di muoversi può essere importante anche per la salute del cervello. Questo rappresenta una possibile ragione in più per studiare le manifestazioni periferiche della malattia, non una prova che intervenire sulla connessione neuromuscolare rallenti o prevenga il declino cognitivo.

La ricerca è stata guidata dal professor James Hickman e dalla professoressa di ricerca Xufan «Nadine» Guo, insieme agli scienziati della società Hesperos. Il lavoro è stato finanziato dal National Institute on Aging dei National Institutes of Health statunitensi; i risultati sono stati pubblicati sulla rivista «Alzheimer’s & Dementia» dell’Alzheimer’s Association. La domanda successiva è se il disturbo osservato nel modello cellulare sarà confermato negli esseri umani e se si rivelerà un indicatore sufficientemente precoce e stabile da poter essere utilizzato in ambito clinico.

Fonte: ScienceDaily