Ricercatori della Vanderbilt University hanno dimostrato per la prima volta che quando un nervo ottico nell'occhio è danneggiato, come nel glaucoma, il nervo ottico opposto viene in soccorso condividendo la sua energia metabolica. In tal modo, tuttavia, il nervo ottico intatto diventa vulnerabile a uno stress metabolico ulteriore, fatto che potrebbe spiegare perché la neurodegenerazione osservata in questa e in altre malattie si diffonde fra varie regioni cerebrali.

“Questa è la prima dimostrazione che le risorse metaboliche sono condivise tra i due occhi e i nervi ottici”, ha detto David Calkins PhD, vice preside del Dipartimento di Oftalmologia e Scienze Visive della VU e direttore del Vanderbilt Vision Research Center. Il rapporto di Calkins e colleghi, pubblicato il 20 luglio in PNAS, suggerisce un potenziale nuovo approccio per il trattamento di malattie neurodegenerative, come il glaucoma e il morbo di Alzheimer (MA), attraverso il rafforzamento delle risorse metaboliche dei neuroni coinvolti.

Il glaucoma, una delle principali cause di cecità, è causato dalla sensibilità alla pressione oculare, che porta alla degenerazione della proiezione neurale dell'occhio verso il cervello. Fondamentali per la salute neuronale sono gli astrociti, le cellule gliali a forma di stella che immagazzinano il glicogeno e lo rilasciano come glucosio, il carburante di cui i neuroni hanno bisogno per funzionare, in quanto non immagazzinano la loro propria fonte di energia.

Usando la tomografia ad emissione di positroni (PET), che può mappare l'attività metabolica delle cellule in vari tessuti, i ricercatori hanno dimostrato che quando un nervo ottico era stressato da un aumento della pressione intraoculare, i metaboliti (compreso il glicogeno) venivano trasferiti dal nervo ottico sano attraverso il loro punto di incrocio nel cervello.

“L'energia è trasferita da un nervo ottico, attraverso il chiasma ottico (una struttura a forma di X formata dall'intersezione dei nervi ottici) nel cervello e giù all'altro occhio, una distanza enorme per il viaggio dei metaboliti”, ha dichiarato Calkins. “Non sappiamo esattamente come si realizza”.

Tuttavia, il trasferimento si basa sulla connessina 43 (Cx43), la proteina che compone le giunzioni di divario (gap junctions) degli astrociti. Le giunzioni di divario sono canali intracellulari che connettono cellule adiacenti e permettono lo scambio di piccole molecole tra loro.

Quando i ricercatori hanno 'eliminato' geneticamente la Cx43 in un topo modello, il trasferimento di energia tra i due nervi ottici non c'è più stato all'interno delle reti di astrociti. Il fenomeno di trasferimento aiuta a spiegare gli effetti bilaterali visti in malattie neurodegenerative: il MA, per esempio, può iniziare in un emisfero del cervello e viaggiare nell'altro.

Mentre la condivisione dell'energia aiuta il tessuto malato, il tessuto che dona le sue riserve di energia diventa più suscettibile alle lesioni successive. Dice Calkins:

“C'è un prezzo da pagare.

"Ciò implica che un modo per rallentare la neurodegenerazione in generale sarebbe quello di aumentare le risorse metaboliche nel cervello. Si potrebbe puntare gli astrociti per riprogrammarli e creare/immagazzinare più metaboliti da condividere con i neuroni”.

L'uso della terapia genica per riprogrammare i neuroni in alcune malattie del sistema visivo ha dimostrato di essere efficace. “Quello che sto cercando di fare ora è riprogrammare gli astrociti attraverso la terapia genica, usando dei virus che inseriscono geni nel loro DNA”, ha detto.