Connessioni nervose lesionate: il metabolismo dei grassi dà spunti di ricostruzione

La rigenerazione dei nervi è fondamentale per la ripresa funzionale in caso di traumi. Esempi tipici includono la paralisi dovuta a una lesione del midollo spinale e l’atrofia del campo visivo o persino la cecità completa dovuta all’atrofia del nervo ottico nei pazienti con glaucoma. Pertanto, uno studio approfondito dei processi biologici di base che influenzano la rigenerazione degli assoni è particolarmente importante per la salute umana. La ricerca tradizionale sulla rigenerazione degli assoni si è concentrata sul citoscheletro, con alcuni studi che esplorano le membrane cellulari. Tuttavia, poiché il sistema nervoso è ricco di lipidi e il processo di rigenerazione degli assoni richiede una grande quantità di lipidi per partecipare alla formazione delle membrane cellulari, la ricerca correlata è di grande significato. Il ruolo del metabolismo dei lipidi neuronali nella rigenerazione degli assoni è un mistero che attende ancora di essere risolto. L’ultimo studio del prof. Liu Kai, professore associato presso la Divisione di Scienze della vita dell’Università di Hong Kong, è partito dalla direzione del metabolismo dei grassi.

Per la prima volta, è stato scoperto che la regolazione del metabolismo glicerolipidico dei neuroni può favorire la rigenerazione degli assoni dei neuroni centrali dopo la lesione. I ricercatori hanno prima abbattuto i geni chiave coinvolti nel metabolismo degli acidi grassi, nella sintesi del colesterolo e nella via del glicerolo fosfato nei neuroni del ganglio della radice dorsale (DRG), che sono stati coltivati in vitro. Dopo i test articolo per articolo, è stato scoperto che l’abbattimento di un gene chiamato lipina1 può promuovere in modo significativo la crescita dei neuriti DRG. Ciò indica che il metabolismo lipidico nei neuroni ha un effetto importante sul processo di rigenerazione degli assoni. Lipin1 è un enzima chiave della via del glicerolo fosfato perché può catalizzare la conversione dell’acido fosfatidico in digliceride, che è un substrato per la sintesi di vari fosfolipidi e trigliceridi. I trigliceridi sono la principale sostanza di accumulo di energia nei mammiferi e i fosfolipidi fosfatidilcolina (PC) e fosfatidiletanolamina (PE) sono i componenti principali delle membrane cellulari.

Lipin1 ha due funzioni principali: partecipare alla sintesi dei digliceridi e regolare l’espressione genica nel nucleo. Per determinare quale funzione è correlata alla rigenerazione degli assoni, i ricercatori hanno sovraespresso il gene nelle cellule gangliari della retina con deplezione di Lipin1. Ma l’enzima reca una mutazione della funzione fosfatasi e una delezione della sequenza di localizzazione nucleare (NLS), quella gli permette di entrare nel nucleo. Hanno scoperto che la sua funzione fosfatasi è il principale fattore che influenza la rigenerazione degli assoni. I ricercatori hanno anche testato gli effetti dell’eliminazione di  lipin1 sul metabolismo dei lipidi neuronali per esplorare quali componenti influenzano la rigenerazione degli assoni. Le loro misurazioni hanno mostrato quanto segue: il contenuto di colesterolo e acidi grassi nei neuroni non è cambiato significativamente dopo l’eliminazione di lipin1; il contenuto di trigliceridi è stato significativamente ridotto; e i livelli di PC e PE erano notevolmente aumentati.

Ciò suggerisce che la lipina1 può indurre i neuroni a sintetizzare i trigliceridi anziché i fosfolipidi. Che effetto hanno i trigliceridi e i fosfolipidi sulla rigenerazione degli assoni? Gli esperimenti hanno rivelato che inclinare il metabolismo glicero-lipidico verso l’accumulo di trigliceridi impedisce la ricrescita degli assoni nei neuroni feriti, mentre indirizzarlo verso la sintesi dei fosfolipidi favorisce la rigenerazione degli assoni. Pertanto, l’inibizione della sintesi dei trigliceridi o un aumento della sintesi dei fosfolipidi può favorire la rigenerazione assonale. Lo stato attuale di questa ricerca è stato opportunamente riassunto dal professor Liu: “Questa ricerca fornisce una nuova direzione per lo studio della rigenerazione degli assoni nel sistema nervoso centrale. I risultati forniscono una nuova spiegazione della differenza tra la capacità di rigenerazione del sistema nervoso centrale e periferico e possono fornire nuovi obiettivi da applicare alla clinica”.

I risultati del team sono stati recentemente pubblicati sulla rivista scientifica Neuron.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Yang C et al., Liu K. Neuron 2020 Jan 22; 105(2):276-92.

Zhao Y, Feng Z et al. Cell Rep. 2019 Jan 22; 26(4):884-892.

Huang S, Huang S et al. Int J Biol Sci. 2017 Jan; 13(1):1-12.

Ugrankar R et al. Mol Cell Biol. 2011 Apr; 31(8):1646-56.

Informazioni su Dott. Gianfrancesco Cormaci 2449 Articoli
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry specialty in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it