L'atlante del cervello di topo che invecchia rivela che la materia bianca cambia maggiormente nel tempo

Aug 12, 2023

Credito: Natalia Misintseva/1425352403/iStock/Getty Images Plus

La causa del rallentamento rivelatore dell’invecchiamento nella memoria e nella cognizione rimane poco chiara, e i fattori molecolari sono ancora più sconosciuti. Ora, uno studio sui topi suggerisce che i cambiamenti più pronunciati che si verificano nel tempo si verificano nella sostanza bianca, i neuroni che sono parte integrante della trasmissione dei segnali attraverso il cervello. La ricerca ha anche esaminato come due trattamenti antietà – la restrizione calorica e le infusioni di plasma di topi giovani – influenzano diverse regioni del cervello. Quale ha rallentato meglio il declino legato all’età? Il plasma giovane.

I risultati offrono informazioni sul declino cognitivo del normale invecchiamento, nonché sul modo in cui l’invecchiamento contribuisce a condizioni neurodegenerative come l’Alzheimer, il morbo di Parkinson e la sclerosi multipla.

Questa ricerca è pubblicata su Cell, nel documento “L’Atlante del cervello del topo che invecchia rivela la sostanza bianca come focolai vulnerabili”.

"Ho visto questo studio come un modo per spiegare quella vulnerabilità regionale un po' misteriosa", ha detto Tony Wyss-Coray, PhD, professore di neurologia e scienze neurologiche alla Stanford Medicine e direttore della Phil and Penny Knight Initiative for Brain Resilience al Wu di Stanford. Istituto di Neuroscienze Tsai.

I ricercatori hanno profilato 1.076 campioni provenienti da 15 regioni in entrambi gli emisferi del cervello di 59 topi maschi e femmine di sette età (da 3 a 27 mesi). Hanno identificato e classificato i principali geni espressi dalle cellule trovate in ciascuna regione del cervello. Hanno identificato 82 geni che si trovano frequentemente e variano in concentrazione in 10 o più regioni.

I risultati suggeriscono che la sostanza bianca, che si trova in profondità nel cervello e contiene fibre nervose protette dalla mielina di colore bianco, ha mostrato i cambiamenti più precoci e più pronunciati nell’espressione genetica nei topi di 12 e 18 mesi.

Più specificamente, gli autori scrivono di aver identificato una “firma genetica dell’invecchiamento a livello cerebrale nelle cellule gliali, che mostrava cambiamenti di grandezza spazialmente definiti”. Integrando la trascrittomica spaziale e quella a nucleo singolo, hanno scoperto che l’invecchiamento gliale “era particolarmente accelerato nella sostanza bianca rispetto alle regioni corticali, mentre le popolazioni neuronali specializzate mostravano cambiamenti di espressione specifici della regione”.

“Non possiamo dire in modo definitivo in che modo i cambiamenti dell’espressione genetica nella sostanza bianca influenzano la memoria e la cognizione. Ciò richiederebbe più manipolazione genetica e lavoro neurobiologico”, ha detto Wyss-Coray. “Ma sappiamo che la materia bianca è il cablaggio che collega insieme le diverse regioni del cervello”.

Lavori precedenti hanno dimostrato che l’invecchiamento sconvolge un modello di espressione genetica altrimenti stabile nel cervello, attivando i geni che regolano l’infiammazione e la risposta immunitaria e disattivando i geni responsabili della sintesi di proteine ​​e collagene. L’infiammazione e la risposta immunitaria influiscono sull’integrità della guaina mielinica, lo strato isolante attorno ai nervi responsabile della trasmissione dei segnali attraverso il cervello.

"La materia bianca è stata un'area piuttosto trascurata nella ricerca sull'invecchiamento, che di solito si concentra sulle regioni dense di neuroni come la corteccia o l'ippocampo", ha affermato Oliver Hahn, PhD, ex ricercatore post-dottorato nel laboratorio Wyss-Coray e ora ricercatore principale. presso Calico Life Sciences. “Il fatto che la materia bianca stia emergendo dai nostri dati come un’area di particolare vulnerabilità all’invecchiamento apre ipotesi nuove e intriganti”.

Durante lo studio, il team ha esplorato due interventi – restrizione calorica e iniezioni di plasma da topi giovani – per valutare se proteggessero dai cambiamenti specifici della regione nell’espressione genetica. Ogni intervento è iniziato quando i topi avevano 19 mesi ed è durato quattro settimane.

I ricercatori hanno scoperto che la restrizione calorica provocava l’attivazione dei geni associati ai ritmi circadiani, mentre l’intervento sul plasma attivava i geni coinvolti nella differenziazione delle cellule staminali e nella maturazione neuronale che portavano all’inversione selettiva dell’espressione genica legata all’età.

"Gli interventi sembravano agire su regioni molto diverse del cervello e [indurre] effetti sorprendentemente diversi", ha detto Hahn. “Ciò suggerisce che ci sono più regioni e percorsi nel cervello che hanno il potenziale per migliorare le prestazioni cognitive in età avanzata”.