Manutenzione sinaptica nei neuroni durante l’invecchiamento
Una corretta funzione cerebrale dipende dalla fedeltà della trasmissione sinaptica. L’alterazione della comunicazione sinaptica neuronale rappresenta un indicatore precoce di neurodegenerazione. Quando le proteine difettose non vengono eliminate completamente, la loro aggregazione porta a una funzione sinaptica alterata. Ciò suggerisce un difetto nei meccanismi di riparazione, ma i processi che regolano il ringiovanimento delle proteine nelle sinapsi non sono ancora chiari. Gli scienziati responsabili del progetto HEALTHYSYNAPSES, finanziato dall’UE, hanno studiato il ruolo dell’autofagia nelle sinapsi neuronali, i meccanismi cellulari coinvolti nella degradazione delle proteine disfunzionali e di altre entità citoplasmatiche. «Abbiamo lavorato sull’ipotesi che l’autofagia sia fondamentale per la manutenzione delle sinapsi e che l’autofagia sinaptica risulti ostacolata durante l’invecchiamento e nelle malattie neurodegenerative», spiega il coordinatore del progetto, il dott. Patrik Verstreken. La drosofila come modello per lo studio delle sinapsi neuronali I ricercatori hanno utilizzato la Drosophila melanogaster come organismo modello per lo screening di nuovi geni implicati nella regolazione dell’autofagia durante l’invecchiamento. «Abbiamo dovuto superare difficoltà tecniche e sviluppare nuovi strumenti di imaging e test che ci consentissero di studiare l’autofagia a livello di sinapsi», sottolinea il dott. Vinoy Vijayan, assegnatario di una borsa di studio, che ha eseguito il lavoro sperimentale. È stato sviluppato un approccio di luce correlativa e microscopia elettronica che ha agevolato la visualizzazione dell’autofagia con una chiarezza senza precedenti. Questa e/o altre nuove tecnologie hanno consentito ai ricercatori di esaminare la funzione fisiologica delle sinapsi e il modo in cui i livelli di autofagia si correlano al turnover specifico delle proteine. Essi hanno osservato che l’autofagia si altera in determinate patologie legate all’età e che specifiche proteine sinaptiche sono responsabili di questa alterazione. È interessante notare che le proteine sinaptiche sinaptojanina e auxina, implicate nel morbo di Parkinson, regolano specifici processi autofagici a livello di sinapsi. Regolazione dell’autofagia a livello di sinapsi I ricercatori del progetto hanno condotto uno screening genetico di 5 000 mutanti di drosofila, isolando diversi geni che salvaguardano in particolare l’autofagia sinaptica disfunzionale. Attraverso tale screening, hanno scoperto diversi geni sinaptici che importanti per regolare l’autofagia sinaptica e mantenere la funzione sinaptica. I risultati di HEALTHYSYNAPSES hanno dimostrato per la prima volta che esistono forme compartimentalizzate di autofagia nella rete neuronale. Tali risultati sono la prova del fatto che sia l’aumento sia la diminuzione dell’autofagia sinaptica sembrano essere svantaggiosi, sottolineando che l’autofagia sinaptica è un processo regolato molto strettamente. Di conseguenza, la modulazione dell’autofagia intervenendo su proteine specifiche è una sfida a livello scientifico. Impatto clinico Di recente l’autofagia ha attirato molto interesse clinico, in quanto potrebbe essere utilizzata per trattare o alleviare la neurodegenerazione. In particolare, i ricercatori prevedono di concentrarsi su percorsi e proteine sinaptiche con ruoli unici nel modificare l’autofagia sinaptica. Il dott. Vijayan prevede «studi di follow-up sui geni che sono stati identificati come parte dello screening genetico di HEALTHYSYNAPSES per sviluppare una completa comprensione dei percorsi cellulari che regolano l’autofagia a livello di sinapsi». Svelare i meccanismi responsabili della manutenzione sinaptica e della salute aiuterà a formulare strategie per mitigare gli effetti indesiderati dell’invecchiamento. Considerando che milioni di europei sono affetti da patologie neurodegenerative, il ripristino della fisiologia sinaptica potrebbe migliorare la funzione neuronale e le alterazioni comportamentali, quali la riduzione della funzione motoria, che si osservano nelle malattie neurodegenerative e nell’invecchiamento.
Parole chiave
HEALTHYSYNAPSES, autofagia, sinapsi, invecchiamento, drosofila, disturbo neurodegenerativo
