Tre modi per ringiovanire i cervelli che invecchiano potrebbero funzionare attraverso la stessa proteina

Una singola molecola può svolgere un ruolo centrale nel ringiovanimento del cervello che invecchia, anche se in modi diversi, suggerisce una nuova ricerca.

Studi su tre diverse tecniche per combattere il declino cognitivo che accompagna l’invecchiamento hanno scoperto che tutte aumentano i livelli di una proteina chiamata fattore piastrinico quattro, o PF4, nei topi. Ciò a sua volta ha migliorato le prestazioni cognitive degli animali e ha migliorato i segni biologici di salute del cervello, riferiscono tre gruppi di ricerca il 16 agosto su Nature Aging, Nature e Nature Communications.

"Il PF4 può essere un fattore efficace e questo tipo di lavoro contribuirà a trasformarlo in un agente terapeutico" per il declino cognitivo legato all'età, afferma il bioingegnere Michael Conboy, dell'Università della California, Berkeley, che non è stato coinvolto nel lavoro.

Uno dei gruppi di ricerca, guidato dalla neuroscienziata Dena Dubal, dell'Università della California, a San Francisco, stava studiando il klotho, un ormone legato alla longevità. Precedenti studi del gruppo hanno dimostrato che l’iniezione dell’ormone nei topi ha potenziato la cognizione, ma poiché le molecole di klotho sono troppo grandi per attraversare la barriera emato-encefalica, i ricercatori hanno concluso che l’ormone deve agire sul cervello indirettamente tramite un messaggero.

Per cercare questo intermediario, il team di Dubal ha iniettato klotho nei topi e ha misurato i cambiamenti nei livelli di proteine nel sangue degli animali. I ricercatori hanno scoperto che i livelli dei fattori piastrinici sono aumentati e il PF4 è quello che è cambiato di più.

Le piastrine sono un tipo di cellule immunitarie note per il loro ruolo nella guarigione delle ferite e nella coagulazione e rilasciano proteine chiamate fattori piastrinici nel sangue. “La mia prima reazione è stata: cosa hanno a che fare le piastrine con il miglioramento cognitivo? Questo è pazzesco”, dice Dubal.

Un altro team dell’UCSF, guidato dal neuroscienziato Saul Villeda, aveva precedentemente dimostrato che il plasma sanguigno di topi giovani ringiovaniva il cervello dei topi anziani. Quando hanno osservato in che modo il plasma giovane differiva da quello vecchio, il team di Villeda ha scoperto che conteneva molto più PF4.

Chiacchierando davanti a un caffè, i due scienziati hanno condiviso ciò su cui stavano lavorando. "Grazie ai nostri studi indipendenti, entrambi abbiamo fatto convergere sul PF4", afferma Dubal.

Poco dopo, Tara Walker, neuroscienziata dell’Università del Queensland, in Australia, contattò Villeda. Il team di Walker aveva scoperto che l’esercizio fisico aumenta il PF4 e che il rilascio di PF4 direttamente nel cervello dei topi stimola la crescita di nuove cellule nervose, chiamate neurogenesi, nell’ippocampo, una regione del cervello cruciale per la memoria. "Abbiamo detto: 'OK, dobbiamo iniziare a tenere riunioni'", afferma Villeda.

Tutti i nuovi studi mostrano che PF4, da solo, migliora la cognizione nei topi. Il team di Walker ha scoperto che l’iniezione di PF4 nel corpo dei topi migliora anche la neurogenesi e che ciò è necessario per i benefici cognitivi osservati. Il team di Dubal ha scoperto che PF4 migliora anche le connessioni neurali nell’ippocampo.

Villeda e colleghi erano interessati al sistema immunitario. "Sempre più ricerche puntano verso un legame tra il sistema immunitario, il declino cognitivo e malattie come l'Alzheimer", afferma Villeda. Il team ha scoperto che l’iniezione di PF4 in topi anziani ha riportato il sistema immunitario del loro corpo a uno stato più giovane, abbassando i livelli di proteine infiammatorie e riducendo l’infiammazione nel cervello.

PF4 è un nuovo giocatore promettente, ma è solo una parte di un puzzle complesso. "Queste scoperte fanno avanzare notevolmente la nostra comprensione svelando un fattore", afferma la neuroscienziata Lida Katsimpardi, dell'Istituto Pasteur di Parigi, che non è stata coinvolta nel lavoro. "Vogliamo sempre conoscere l'intero puzzle, ma comprendere ogni fattore riempie un pezzo."

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Katsimpardi studia la GDF11, una proteina con effetti riparatori simili, che lei e i suoi colleghi hanno collegato alla restrizione calorica. Non è ancora chiaro quale sia il ruolo svolto da ciascuna di queste proteine. "Questa è la domanda che tutti ci poniamo ogni giorno", afferma Katsimpardi. “È questa la molecola? O te ne serve di più?"

Il limite principale dei nuovi studi è che pochi risultati sui topi si traducono in terapie sicure ed efficaci nell’uomo. Ma negli esseri umani, come nei topi, il PF4 diminuisce con l’età e il PF4 umano migliora anche la cognizione nei topi, hanno scoperto i ricercatori.

Dubal e colleghi hanno anche pubblicato a luglio su Nature Aging uno studio che dimostra che il klotho migliora la cognizione nelle scimmie anziane, il cui cervello è molto più simile al nostro, anche se non è noto se tale miglioramento coinvolga PF4. "Potrebbe essere il klotho a raggiungere gli esseri umani, o potrebbe essere il PF4, o entrambi", dice Dubal. "Ma è importante avere più tiri in porta."

I metodi per combattere l’invecchiamento cerebrale che gli scienziati già conoscono, come l’esercizio fisico e la restrizione calorica, spesso non sono un’opzione per i più bisognosi. “Sappiamo che l’esercizio fisico è fantastico, ma non puoi farlo perché sei fragile. Lo stesso vale per la restrizione calorica”, afferma Villeda. Ricerche come questa mirano a scoprire come queste attività ringiovaniscono il cervello e a identificare le molecole che ne imitano gli effetti.

I ricercatori intendono iniziare a testare trattamenti basati sul PF4 sugli esseri umani entro i prossimi anni, dice Villeda, ma sarà importante prestare attenzione agli effetti collaterali. Gli studi futuri dovranno anche definire esattamente come agisce il PF4 nel corpo e nel cervello, e se alla fine debba essere parte di un cocktail terapeutico, dice Conboy.

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