Report del corso “The aging brain. Cellular mechanisms interfacing human pathology”- 28 settembre – 2 ottobre 2015

di Elia Magrinelli
Revisionato da Irene Cristofori

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Il corso di dottorato di neuroscienze dell’università di Torino ha organizzato un breve corso interdisciplinare per studenti di dottorato impegnati in diversi ambiti delle neuroscienze. I professori Annalisa Buffo, Silvia De Marchis e Maurizio Giustetto, gli organizzatori del corso, hanno raggruppato in quest’evento diversi settori delle neuroscienze: cliniche, cognitive e ricerca fondamentale. Inoltre questo seminario ha permesso di avvicinare gli studenti a un ambito specifico della ricerca in neuroscienze: quello dell’invecchiamento del sistema nervoso e delle patologie neurodegenerative correlate.

Hanno contribuito alla realizzazione del corso la Company of biologist – associazione estremamente attiva nel promuovere eventi approfondimento nel campo della ricerca in biologia – e l’università di Torino che ha accolto i partecipanti nelle aule del Dipartimento di Neuroscienze “Rita Levi Montalcini”, così chiamato in onore del premio Nobel che ha studiato nello stesso Dipartimento. Nello stesso dipartimento hanno anche speso parte del loro percorso formativo altri due premi Nobel: Renato Dulbecco e Salvador Luria. L’intera settimana di corso è stata accessibile gratuitamente agli studenti di dottorato del Dipartimento di Neuroscienze di Torino, e alla cifra d’iscrizione di 50€ per gli esterni.

Quella di quest’anno è stata la seconda edizione del corso che si ripeterà l’anno prossimo con un tema tutto nuovo ancora da decidere. Durante i cinque giorni del corso, ricercatori, medici e psicologi hanno fatto il punto della situazione sullo stato dell’arte della ricerca nel campo delle malattie degenerative e discusso del loro particolare contributo nel campo. Inoltre gli studenti sono stati coinvolti ad approfondire e discutere sulle prospettive ed i limiti di aspetti trattati nel corso oltre che presentare tramite dei poster il proprio lavoro di tesi a colleghi e professori.

Tra gli argomenti trattati durante il corso, di particolare rilievo è stato l’aggiornamento sui meccanismi molecolari legati all’invecchiamento del sistema nervoso, e di come lo studio e la manipolazione di questi meccanismi possa contribuire a migliorare le terapie per le malattie correlate all’età.
Il Professor Claudio Franceschi, dell’Università di Bologna, ha mostrato come il suo studio longitudinale sui centenari (ovvero, persone che hanno vissuto per più di 100 anni) abbia portato alla formulazione di alcune teorie sulle dinamiche di invecchiamento dove l’infiammazione gioca un ruolo fondamentale. Per infiammazione si intende il normale processo biologico che avviene nelle nostre cellule e che tende ad accumulare diverse tipologie di danni alle strutture cellulari più o meno velocemente interferendo con la normale fisiologia cellulare. Uno dei prodotti più dannosi dell’infiammazione è la produzione di molecole reattive dell’ossigeno: molecole con un alto potenziale ossidativo in grado di danneggiare le molecole con le quali entrano in contatto. A lungo termine l’invecchiamento modifica il nostro organismo adattandolo alle nuove condizioni. Nelle sue ricerche, il Professor Franceschi ha svolto indagini sull’intero genoma dei centenari come modello di persone che invecchiano meglio rispetto alla media. In effetti, i centenari hanno non solo tendono a vivere più a lungo, ma ritardano anche l’insorgere di patologie legate alla vecchiaia. Tali patologie sono fortemente debilitanti e hanno un forte impatto sociale ed economico. Questi stessi risultati sono stati anche presentati in un seminario divulgativo aperto al pubblico avvenuto nel rettorato dell’Università di Torino del 29 di Settembre 2015.

Un altro meccanismo cellulare chiave legato all’invecchiamento è l’autofagia. Per autofagia si intende la capacità delle cellule di riconoscere strutture compromesse al suo interno e di distruggerle. Il Dottor Julien Puyal, dell’Università di Losannna (Svizzera), ha discusso tale processo, sottolineando l’importanza dei neuroni nel potersi mantenere funzionanati per tutta la durata della vita. Questo processo richiede un equilibrio tra attivazione e repressione estremamente delicato ed il suo mancato equilibrio è concausa di alcune patologie neurodegenerative come il danno da ipossia. Gli studi del Dottor Puyal includono l’indagine di metodi per influenzare l’attività autofagica e quindi modificarla per migliorare queste patologie.

Inoltre sono stati presentati metodi per lo studio dell’invecchiamento. Questo è un ambito di ricerca limitato dalla difficoltà dovute al lungo tempo che gli organismi vertebrati necessitano per raggiungere lo stato di vecchiaia. Il Dottor Alessandro Cellerino, ricercatore alla Scuola Normale Superiore di Pisa ha presentato un modello animale estremamente interessante per lo studio dell’invecchiamento. Il Dottor Cellerino ha studiato il Notrobranchius furzeri,, un pesce originale dell’Africa che si è evoluto adattandosi a vivere in pozze d’acqua stagionali. Nell’arco di 3 settimane questo pesce, raggiunge la maturità sessuale e vive al massimo 6-7 mesi. In questo breve arco di tempo l’organismo accumula tutte le caratteristiche tipiche degli organismi vertebrati durante l’invecchiamento, ma in un tempo più breve, che rende pertanto più accessibile lo studio della biologia dell’invecchiamento.
In seguito sono state discusse due patologie chiave nel panorama dell’invecchiamento del sistema nervoso: ovvero le patologie di Parkinson e Alzheimer. Il maggior fattore di rischio per entrambe queste patologie è l’invecchiamento. Sebbene dovuti a meccanismi diversi entrambe, queste patologie sono causate dall’accumulo di stimoli infiammatori dannosi in diverse zone del cervello, l’innervazione dopaminergica dello striato nel Parkinson ed i neuroni colinergici corticali e ippocampali nell’Alzheimer. Il Professor Paolo Calabresi, dell’Università di Perugia, ha fornito un quadro approfondito dei meccanismi biologici alla base della progressione del Parkinson. Il sistema dopaminergico è costituito dall’insieme di strutture cerebrale che possiedono neuroni in grado di rilasciare il neurotrasmettitore dopamina. Questo sistema è importante per il corretto funzionamento di diverse funzioni cognitive, la funzionalità dei gangli motori, i meccanismi di motivazione e ricompensa. Durante il Parkinson avviene una progressiva degenerazione dell’innervazione dopaminergica dello striato e conseguente perdita della normale plasticità dei neuroni di questa struttura. Il trattamento con L-dopa, il più utilizzato nei pazienti con Parkinson, riesce a recuperare in parte le capacità di questi neuroni di potenziare le loro sinapsi, prerogativa della normale plasticità sinaptica, anche se con il tempo questo trattamento perde in efficacia. In questa sessione del corso sono stati presentati e discussi alcuni metodi di trattamento del Parkinson, alcuni già in uso altri in fase di sperimentazione. Il Dottor Maurizio Zibetti, dell’Università di Torino, ha parlato della stimolazione profonda del cervello (Deep Brain Stimulation, DBS), usata per ridurre i deficit motori dei pazienti di Parkinson, in particolare dopo che il trattamento con L-dopa perde di efficacia. La terapia prevede l’applicazione di elettrodi nei nuclei subtalamici dei pazienti (Figura 1). Questi elettrodi una volta posizionati producono stimolazione elettrica (regolabile dall’esterno in base alle condizioni del paziente). Questo trattamento di stimolazione profonda riduce significativamente i sintomi motori della malattia (per esempio, tremore, discinesia, e distonia). Sebbene la stimolazione profonda non sia un trattamento sostitutivo alla L-dopa, permette di ridurre le dosi necessarie e aumentarne l’efficacia. Nonostante l’efficacia, la stimolazione profonda può essere utilizzata in un piccolo numero di pazienti (circa il 10%). Principale elemento limitante è la condizione di salute del paziente e la sua possibilità di essere sottoposto a un’operazione chirurgica al cervello complessa, spesso non possibile vista l’età avanzata della maggior parte dei pazienti con Parkinson. Un paziente del Dottor Zibetti ha inoltre dato la sua disponibilità per mostrare l’efficiacia dell’impianto di stimolazione profonda nel suo specifico caso. In questo modo, i ricercatori hanno potuto studiare il cambiamento delle capacità motorie del paziente durante o senza la stimolazione elettrica (fase ON e fase OFF del trattamento). Un’ulteriore frontiera nella cura del Parkinson è stata mostrata dal Dottor Vania Broccoli, del San Raffaele di Milano, e prevede l’uso della terapia cellulare allo scopo di reintrodurre nel cervello dei pazienti le cellule perse durante la progressione della malattia. Poichè questa tecnica prevede la riprogrammazione di cellule staminali prelevate dalla pelle del paziente stesso, le possibilità di rigetto sono estremamente ridotte. Si tratta in ogni caso di una terapia ancora in fase sperimentale ed al momento effetuata solamente su modelli animali.

Infine, il Professor Innocenzo Rainero, dell’università di Torino, ha discusso i segnali diagnostici a disposizione per diagnosticare l’Alzheimer. Questa patologia è caratterizzata dall’accumulo di frammenti della proteina del precursore amiloide (APP). Questa proteina è normalmente presente nel nostro organismo e nel nostro cervello, diversi stimoli tipici dell’invecchiamento, quali lo stress ossidativo, portano alla formazione di particolari frammenti dell’APP, diversi da quelli prodotti normalmente che inducono danni cellulari ai neuroni e si accumulano al loro interno formando le placche amiloidi nella fase tardiva della malattia. Data la natura progressiva dell’avanzamento di questa malattia vi è una lunga fase asintomatica durante la quale i sintomi ora usati per diagnosticare la malattia non sono visibili e lo diventano solo quando la patologia è avanzata. L’utilizzo di studi genomici ad ampia spettro, nei quali informazioni sul patrimionio genetico di pazienti con Alzheimer vengono studiati per trovare elementi comuni hanno permesso di trovare diverse varianti associate al rischio di sviluppare Alzheimer. Tali studi sono cruciali per la diagnosi precoce, prima della comparsa dei sintomi.

Per concludere, quest’incontro ha avuto il pregio di riunire esperti internazionali della ricerca neurobiologica. Gli organizzatori sono motivati a portare nelle prossime versioni dell’evento nuovi contenuti significativi nell’ambito della neurobiologia fornendo ai dottorandi un’ottima possibilità di interazione ravvicinata con esperti nel panorama del percorso di ricerca da loro scelto.

Figura 1 - Schema illustrativo dell’impianto di stimolazione profonda in pazienti affetti da Parkinson.

Figura 1 – Schema illustrativo dell’impianto di stimolazione profonda in pazienti affetti da Parkinson.

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Elia Magrinelli
Elia Magrinelli è nato nel 1987 a Lissone, in Brianza. Dopo aver cominciato a fare sport, la sua innata curiosità si concentra sul funzionamento e i meccanismi del corpo umano. Ha ottenuto la laurea triennale di Biotecnologie nel 2009 e quella magistrale di Biologia-fisiopatologia nel 2012 presso l'Università degli Studi di Milano Bicocca, con una tesi svolta presso l'Università di Nizza - Sophia Antipolis. Attualmente è tornato in Francia per frequentare un dottorato in Neurobiologia presso l'Institute of Biology Valrose di Nizza, dove continua lo studio iniziato alla tesi magistrale, cercando di capire l'influenza dell'attività neuronale prenatale sullo sviluppo della corteccia cerebrale.

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