C’è l’esposizione al rame alla base del Morbo di Parkinson?

L’esposizione al rame nell’ambiente e la proteina α-sinucleina nel cervello umano potrebbero svolgere un ruolo importante nella patogenesi della Malattia di Parkinson.
Un team dell’EMPA in Svizzera e una équipe dell’Università di Limerick in Irlanda sono riusciti a dimostrare come tale sostanza assuma una forma insolita quando viene esposta a grandi quantità di ioni di rame.
I risultati potrebbero aiutare a sviluppare nuove strategie per il trattamento delle malattie neurodegenerative.

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Se i biometalli hanno un ruolo nella patogenesi delle varie malattie neurodegenerative

Le cause del Morbo di Parkinson non sono ancora del tutto note.
Molto prima dell’apparizione del tipico tremore muscolare, la comparsa di proteine “difettose” nel cervello umano potrebbe essere un segnale precoce.
I ricercatori dell’EMPA in Svizzera e dell’Università di Limerick in Irlanda hanno analizzato adesso più da vicino la forma anomala di queste alfa-sinucleine sotto forma di anelli proteici.
In questo modo, sono stati anche in grado di visualizzare su scala nanometrica il legame con l’inquinamento ambientale da rame.
Questo getta nuova luce sullo sviluppo delle malattie neurodegenerative e sul ruolo dei biometalli nel processo patologico.
Inoltre, i risultati potrebbero fornire opportunità per migliorare la diagnosi precoce e il trattamento della malattia.

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I neuroni del cervello muoiono, causando carenze del neurotrasmettitore dopamina

Ciò che si sa del Morbo di Parkinson è che i neuroni del cervello muoiono, causando una carenza del neurotrasmettitore dopamina.
Negli stadi più avanzati della malattia, ciò porta a tremori muscolari, rigidità degli arti e persino immobilità.
Questa malattia, lentamente progressiva, è la seconda malattia neurodegenerativa più diffusa al mondo dopo il Morbo di Alzheimer.
Fattori ambientali come pesticidi o metalli potrebbero favorire l’insorgenza del Parkinson.

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Utilizzate tecniche di imaging e spettroscopia chimica nonché simulazioni al computer

Il team guidato dal ricercatore Peter Nirmalraj del Laboratorio Transport at Nanoscale Interfaces dell’EMPA sta studiando questa ipotesi utilizzando tecniche di imaging e spettroscopia chimica e, in collaborazione con il team di Damien Thompson dell’Università di Limerick, simulazioni al computer.
I ricercatori stanno prendendo di mira una proteina coinvolta in diversi processi molecolari nello sviluppo del Morbo di Parkinson: l’α-sinucleina.
Nei soggetti colpiti, questa proteina endogena si aggrega e causa la morte delle cellule nervose.
I ricercatori sospettano che il rame in alte concentrazioni interferisca con questi processi e acceleri il processo della malattia.

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Singole strutture filamentose insolubili prima di raggrupparsi in fitte reti di fibrille

Per visualizzare l’aggregazione dell’α-sinucleina su scala nanometrica, la ricercatrice Silvia Campioni del Laboratorio Cellulose & Wood Materials dell’EMPA ha prodotto artificialmente la proteina.
Utilizzando la microscopia a forza atomica, i ricercatori hanno poi potuto osservare la proteina, inizialmente in soluzione, per un periodo di dieci giorni, mentre formava singole strutture filamentose insolubili prima di raggrupparsi infine in una fitta rete di fibrille.
Sulla base delle immagini, la trasformazione della proteina solubile in fibrille agglomerate di circa un micrometro di lunghezza, come avviene durante la progressione della malattia, può essere osservata con impressionante precisione in laboratorio.
Quando poi i ricercatori hanno aggiunto ioni di rame alla soluzione proteica, al microscopio sono apparse strutture completamente diverse.
Nel giro di poche ore, sono apparse nella provetta strutture proteiche ad anello di circa 7 nanometri, i cosiddetti oligomeri.

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Una certezza: gli oligomeri proteici risultano sempre dannosi per il cervello umano

L’esistenza di tali oligomeri ad anello e il loro effetto dannoso per le cellule sono già noti.
Inoltre, le strutture più lunghe simili a fibre sono apparse molto prima rispetto a una soluzione priva di Cu.
“Da un lato, dosi elevate di rame sembrano accelerare il processo di aggregazione”, afferma Peter Nirmalraj.
Inoltre, quest’insolita struttura proteica a forma di anello si sviluppa in tempi relativamente brevi sotto l’influenza del rame, il che potrebbe segnare l’inizio del processo patologico o addirittura innescarlo.
I ricercatori hanno anche analizzato il legame degli ioni di rame con l’α-sinucleina utilizzando simulazioni al computer di dinamica molecolare a piccoli passi da 10 a 100 nanosecondi.

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Test per anticipare la malattia in fase precoce attraverso campioni di liquido spinale?

Poiché gli anelli di oligomeri si formano nelle prime fasi di trasformazione della proteina, essi potrebbero essere usati come bersaglio per nuove forme di terapia, auspica Peter Nirmalraj.
Inoltre, i risultati potrebbero contribuire allo sviluppo di un test per il Parkinson in grado di rilevare la malattia in una fase precoce nei fluidi corporei, ad esempio utilizzando campioni di liquido spinale.

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