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Malattia microscopica dei vasi sanguigni nella sostanza bianca del cervello associata a una peggiore cognizione nell’Alzheimer

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La dott.ssa Zsolt Bagi con le coautori Katie Anne Fopiano, studentessa laureata in AU, e la dott.ssa Yanna Tian, ​​che ha appena conseguito la laurea presso l’AU e ha avviato una borsa di studio post-dottorato presso l’Università della Carolina del Nord a Chapel Hill. Credito: Michael Holahan, Università di Augusta

La malattia dei vasi sanguigni microscopici che alimentano la materia bianca del nostro cervello è associata a una funzione cognitiva peggiore e a deficit di memoria negli individui con Alzheimer, riferiscono gli scienziati.

“Il messaggio principale di questo articolo è che la patologia mista come la chiamiamo – malattie microvascolari e Alzheimer – è associata a più danni al cervello, più danni alla sostanza bianca e più infiammazioni”, afferma il dottor Zsolt Bagi, biologo vascolare del Dipartimento di Fisiologia presso il Medical College of Georgia presso l’Università di Augusta.

La loro e altre recenti scoperte suggeriscono che alcune persone con Alzheimer che hanno alterazioni cerebrali ampiamente associate alla condizione, come le placche amiloidi, potrebbero non sviluppare demenza senza questa disfunzione vascolare sottostante, scrivono i ricercatori sulla rivista GeroScienza.

“Stiamo proponendo che se si previene lo sviluppo della componente microvascolare, si possono almeno aggiungere diversi anni di funzionamento più normale alle persone con Alzheimer”, afferma Bagi.

Lui e il dottor Stephen Back, neurologo pediatrico, Clyde ed Elda Munson Professore di ricerca pediatrica ed esperto in lesioni e riparazione della sostanza bianca nel cervello in via di sviluppo e adulto presso l’Oregon Health & Science University, sono co-autori del nuovo studio .

La buona notizia è che le malattie vascolari sono potenzialmente modificabili, dice Bagi, riducendo i principali fattori che contribuiscono come ipertensione, obesità, diabete e inattività.

Gli scienziati hanno esaminato il cervello di 28 individui che hanno partecipato all’Adult Changes in Thought Study, o ACT, un’iniziativa congiunta del Kaiser Permanente Washington Research Institute e dell’Università di Washington, i cui scienziati sono stati anche collaboratori del nuovo studio.

ACT è uno studio longitudinale sulla salute cognitiva dei volontari della comunità dell’area di Seattle, Washington, con l’obiettivo di trovare modi per ritardare o prevenire il declino della memoria. I partecipanti di età pari o superiore a 65 anni senza problemi cognitivi al momento dell’iscrizione vengono seguiti fino alla morte e circa il 25% accetta di eseguire l’autopsia e di mettere a disposizione degli scienziati il ​​DNA genomico dal sangue e/o dal tessuto cerebrale.

Gli individui che sono serviti come controlli per lo studio non avevano alcuna indicazione di Alzheimer o malattie vascolari nel cervello. Altri gruppi avevano Alzheimer senza malattie vascolari, malattie vascolari senza indicatori di Alzheimer o sia Alzheimer che malattie vascolari.

Il loro obiettivo negli studi era la sostanza bianca, che rappresenta circa il 50% della massa cerebrale, consente a diverse regioni del cervello di comunicare ed è piena di lunghe braccia chiamate assoni che collegano i neuroni tra loro e ad altre cellule in tutto il corpo come le cellule muscolari; e le arteriole microscopiche che alimentano direttamente la materia bianca con sangue, ossigeno e sostanze nutritive.

Volevano testare la loro teoria secondo cui quando queste arteriole sottili come un capello avevano difficoltà a dilatarsi e quindi sostenere questa parte del cervello, si traduceva in cambiamenti nella sostanza bianca che erano evidenti su sofisticate risonanza magnetica, specialmente quando i problemi microvascolari coesistevano con il cervello più classico cambiamenti dell’Alzheimer.

Hanno scoperto che le arteriole di coloro a cui era stato diagnosticato il morbo di Alzheimer e la disfunzione di queste minuscole arterie avevano una ridotta capacità di dilatarsi in risposta al potente dilatatore dei vasi sanguigni bradichinina, rispetto a quelle senza evidente disfunzione microvascolare. I problemi di dilatazione erano associati a lesioni della sostanza bianca e modifiche alla struttura della sostanza bianca che erano visibili alla risonanza magnetica.

L’espressione del precursore dell’ossido nitrico anche potente dilatatore dei vasi sanguigni è stata ridotta in questi individui con entrambe le condizioni mentre è stata aumentata l’espressione del superossido che genera NOX1, che danneggia i vasi sanguigni.

La disfunzione arteriola era anche associata a più danni alla sostanza bianca in base a ciò che era visibile su quelle sofisticate scansioni MRI e all’aumento del numero di cellule cerebrali, chiamate astrociti, che supportano i neuroni.

I ricercatori avevano precedentemente segnalato un aumento di questi astrociti nel cervello con i cambiamenti microvascolari. Questa volta hanno visto che quando erano presenti l’Alzheimer e le alterazioni microvascolari, gli astrociti diventavano più reattivi, infiammatori e dannosi.

I colleghi dell’Oregon Health & Science University, guidati da Back, hanno esaminato lo stesso tessuto cerebrale con una sofisticata tecnica di risonanza magnetica chiamata imaging del tensore di diffusione, che utilizza la diffusione dell’acqua tra le cellule per osservare la microstruttura della materia bianca e la sua connettività.

Non sono stati in grado di visualizzare le singole arteriole perché sono troppo piccole, circa 30 micron o .0011811 pollici, per essere viste senza un microscopio. Ma hanno potuto vedere il danno alla sostanza bianca che derivava dalla malattia dell’arteriola e hanno trovato di nuovo la correlazione tra il danno vascolare e il danno tissutale che Bagi ha descritto visualizzando direttamente il tessuto. Questo tipo di malattia dei vasi sanguigni era presente nel 50% dei cervelli che hanno studiato e altri studi autoptici hanno indicato un tasso altrettanto alto.

In quelli con meno indicatori di cambiamenti cerebrali, hanno scoperto che le arteriole erano in grado di dilatarsi meglio, quell’area del cervello aveva una migliore connettività e meno danni evidenti alla risonanza magnetica post mortem.

È noto che la ridotta capacità di dilatarsi di questi piccoli vasi nella sostanza bianca è associata a lesioni della sostanza bianca, come quella visibile sulle scansioni MRI specializzate. E ci sono prove sia negli studi di laboratorio che nell’uomo che questa disfunzione vascolare non solo peggiora, ma svolge un ruolo nello sviluppo del declino cognitivo e della demenza nelle persone con Alzheimer, scrivono i ricercatori.

Infatti, la disfunzione vascolare può essere presente prima che il danno al tessuto cerebrale e la disfunzione cognitiva siano evidenti. Negli animali da ricerca allevati per sviluppare l’Alzheimer, ad esempio, ci sono prove di problemi con la microvascolarizzazione in aree del cervello associate all’Alzheimer, come l’ippocampo, un centro di apprendimento e memoria, in età molto giovane.

Il nuovo lavoro conferma il concetto crescente secondo cui la malattia dei piccoli vasi sanguigni può aiutare a prevedere la gravità della demenza e/o l’uso della risonanza magnetica DTI può aiutare a identificare quei pazienti con malattia abbastanza precoce che le strategie per ridurre o rallentare la malattia dei piccoli vasi sanguigni possono aiutare a ritardare o ridurre loro perdita cognitiva. La tecnica potrebbe anche aiutare a valutare il potenziale beneficio dell’intervento.

“Questi individui potrebbero trarre vantaggio in particolare se si esercitassero, controllassero il livello di zucchero nel sangue e controllassero la pressione sanguigna”, afferma Bagi.

È noto che alcuni pazienti con malattia di Alzheimer presentano iperintensità della sostanza bianca alla risonanza magnetica, aree sostanzialmente danneggiate che risultano particolarmente luminose sulla scansione e sono associate a problemi come la demenza. Una percentuale significativa di individui con Alzheimer ha anche condizioni come alti livelli di lipidi nel sangue e ipertensione che sono note per compromettere la funzione dei vasi sanguigni, inclusa la vascolarizzazione più piccola, osserva Bagi. Anche la malattia dei piccoli vasi sanguigni nel cervello è comune nell’invecchiamento e può indicare un aumentato rischio di problemi come ictus o demenza. Scansioni cerebrali sofisticate spesso indicano anche microinfarti, ictus essenzialmente microscopici, che tendono anche ad aumentare con l’età e sono associati a disturbi della memoria.

L’età e una storia familiare sono i principali fattori di rischio per l’Alzheimer e ci sono due categorie di geni associati a un aumentato rischio, inclusi i geni di rischio, come APOE-e4, il primo gene identificato e quello che ha il maggiore impatto sul rischio, secondo l’organizzazione dell’Alzheimer. Poi ci sono quei geni che possono causare direttamente l’Alzheimer, chiamati geni deterministici, che influiscono sulla produzione o sul trattamento dell’amiloide-beta, il componente principale della placca associata all’Alzheimer, ma anche avere questi geni rari non è una garanzia di malattia.

“Hai una predisposizione genetica, ma le persone si rendono conto che non tutti sviluppano declino della memoria o deficit cognitivi a meno che non stia entrando qualcos’altro”, dice Bagi. Osserva che non hanno ancora analizzato i geni per questo studio.

I prossimi passi includono lo studio delle associazioni che hanno trovato in più cervelli umani e più studi per capire meglio esattamente come si verifica la malattia dei piccoli vasi sanguigni, che potrebbe indicare nuovi bersagli per intervenire.


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