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Uno studio rivela come un gene della longevità protegge le cellule staminali cerebrali dallo stress

Il trattamento antiossidante stimola la nascita di nuovi neuroni dalle cellule staminali sopprimendo la segnalazione dello stress.

Un gene legato alla durata della vita insolitamente lunga negli esseri umani protegge le cellule staminali cerebrali dagli effetti dannosi dello stress, secondo un nuovo studio dei ricercatori della Weill Cornell Medicine.

Studi su esseri umani che vivono più di 100 anni hanno dimostrato che molti condividono una versione insolita di un gene chiamato Forkhead box protein O3 (FOXO3). Questa scoperta ha portato la dott.ssa Jihye Paik, professore associato di patologia e medicina di laboratorio alla Weill Cornell Medicine, e i suoi colleghi a indagare su come questo gene contribuisce alla salute del cervello durante l’invecchiamento.

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Nel 2018, la dott.ssa Paik e il suo team hanno dimostrato che i topi privi del gene FOXO3 nel cervello non sono in grado di far fronte a condizioni di stress nel cervello, che portano alla morte progressiva delle cellule cerebrali. Il loro nuovo studio, pubblicato il 28 gennaio su Nature Communications , rivela che FOXO3 preserva la capacità del cervello di rigenerarsi prevenendo la divisione delle cellule staminali fino a quando l’ambiente non sosterrà la sopravvivenza delle nuove cellule.

“Le cellule staminali producono nuove cellule cerebrali, che sono essenziali per l’apprendimento e la memoria per tutta la nostra vita adulta”, ha detto il dottor Paik, che è anche un membro del Sandra and Edward Meyer Cancer Center presso Weill Cornell Medicine. “Se le cellule staminali si dividono senza controllo, si esauriscono. Il gene FOXO3 sembra fare il suo lavoro impedendo alle cellule staminali di dividersi fino a quando lo stress è passato”.

Molte sfide come l’infiammazione, le radiazioni o la mancanza di nutrienti adeguati possono stressare il cervello. Ma la dottoressa Paik ei suoi colleghi hanno esaminato specificamente cosa succede quando le cellule staminali cerebrali sono esposte a stress ossidativo, che si verifica quando tipi dannosi di ossigeno si accumulano nel corpo.

“Abbiamo appreso che la proteina FOXO3 viene modificata direttamente dallo stress ossidativo”, ha detto. Questa modifica invia la proteina nel nucleo della cellula staminale dove attiva i geni della risposta allo stress.

La risposta allo stress risultante porta all’esaurimento di un nutriente chiamato s-adenosilmetionina (SAM). Questo nutriente è necessario per aiutare una proteina chiamata lamina a formare un involucro protettivo attorno al DNA nel nucleo della cellula staminale.

“Senza SAM, il lamin non può formare questa forte barriera e il DNA inizia a fuoriuscire”, ha detto.

La cellula scambia questo DNA per un’infezione da virus, che innesca una risposta immunitaria chiamata risposta all’interferone di tipo I. Ciò fa sì che la cellula staminale diventi dormiente e smetta di produrre nuovi neuroni.

“Questa risposta è in realtà molto buona per le cellule staminali perché l’ambiente esterno non è l’ideale per i neuroni appena nati”, ha spiegato il dott. Paik. “Se nuove cellule venissero prodotte in condizioni così stressanti, verrebbero uccise. È meglio che le cellule staminali rimangano dormienti e aspettino che lo stress sia passato per produrre neuroni”.

Lo studio può aiutare a spiegare perché alcune versioni di FOXO3 sono collegate a vite straordinariamente lunghe e sane: possono aiutare le persone a mantenere una buona riserva di cellule staminali cerebrali. Può anche aiutare a spiegare perché l’esercizio fisico regolare, che aumenta FOXO3, aiuta a preservare l’acutezza mentale. Ma il dottor Paik ha avvertito che è troppo presto per sapere se queste nuove informazioni potrebbero essere utilizzate per creare nuove terapie per le malattie del cervello.

“Potrebbe essere un’arma a doppio taglio”, ha spiegato il dottor Paik. “L’attivazione eccessiva di FOXO3 potrebbe essere molto dannosa. Non vogliamo mantenerla sempre attiva”.

Per comprendere meglio i processi coinvolti, lei ei suoi colleghi continueranno a studiare come FOXO3 è regolato e se accenderlo o spegnerlo brevemente sarebbe benefico per la salute.

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