Scoprire il ruolo della disfunzione mitocondriale nella sclerosi multipla / Uncovering the role of mitochondrial dysfunction in multiple sclerosis

Scoprire il ruolo della disfunzione mitocondriale nella sclerosi multipla / Uncovering the role of mitochondrial dysfunction in multiple sclerosis

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

La riduzione dell'attività mitocondriale nella sclerosi multipla contribuisce alla perdita delle cellule di Purkinje.

I ricercatori dell'Università della California, Riverside (CA, USA) hanno dimostrato il ruolo della disfunzione mitocondriale nel danno nervoso, nella perdita delle cellule di Purkinje e nei deficit motori nella sclerosi multipla (SM). Questa scoperta evidenzia alcuni dei meccanismi alla base della degenerazione cerebellare nella SM ed apre nuove opportunità per lo sviluppo di trattamenti mirati per questa malattia.

Il cervelletto è un'area cerebrale fondamentale per il movimento e l'equilibrio. Al suo interno si trovano cellule speciali, note come neuroni di Purkinje, essenziali per le capacità motorie fini. Nella SM, il cervelletto può essere danneggiato e le cellule di Purkinje spesso iniziano a morire, causando un deficit motorio; tuttavia, i meccanismi alla base di questa disfunzione cerebellare rimangono poco chiari.

Per scoprire questi meccanismi, i ricercatori hanno iniziato ad esaminare il tessuto cerebrale di pazienti affetti da SM ed un modello murino consolidato, noto come encefalomielite autoimmune sperimentale (EAE), che presenta patologie simili a quelle dei pazienti affetti da SM.

"La nostra ricerca ha esaminato il tessuto cerebrale di pazienti con SM e ha riscontrato gravi problemi in questi neuroni: avevano meno ramificazioni, perdevano mielina e presentavano problemi mitocondriali, il che significava che il loro apporto energetico stava diminuendo", ha affermato Seema Tiwari-Woodruff. "Poiché le cellule di Purkinje svolgono un ruolo così centrale nel movimento, la loro perdita può causare gravi problemi di mobilità. Capire perché sono danneggiate nella SM potrebbe aiutarci a trovare trattamenti migliori per proteggere il movimento e l'equilibrio nelle persone affette dalla malattia".

Esaminando le alterazioni mitocondriali, i ricercatori hanno osservato che, con la progressione della SM, i mitocondri nei neuroni rimanenti iniziano a disfunzionare e le loro funzioni di produzione di energia iniziano a venir meno. I ricercatori hanno anche osservato che, mentre il danno neuronale e la demielinizzazione iniziano precocemente nella progressione della SM, la morte delle cellule cerebrali avviene solo con l'aggravarsi della malattia. "La perdita di energia nelle cellule cerebrali sembra essere una delle cause principali del danno nella SM", ha commentato Tiwari-Woodruff.

Il tessuto cerebrale dei pazienti con SM e dei modelli murini di EAE ha inoltre rivelato una riduzione dell'attività del complesso mitocondriale IV (COXIV) ed una significativa perdita di cellule di Purkinje, insieme ad un aumento dell'infiammazione e della demielinizzazione. Ulteriori indagini sui topi EAE hanno rivelato un'alterazione della struttura mitocondriale, una respirazione mitocondriale modificata ed una riduzione dei livelli di geni mitocondriali coinvolti nella produzione di energia, evidenziando che la disfunzione mitocondriale è un fattore chiave nella patologia cerebellare.

Questi risultati non solo stabiliscono nei topi EAE un modello rilevante per lo studio della patologia cerebellare correlata alla SM, ma aprono anche nuove strade allo sviluppo di trattamenti che mirano alla funzione mitocondriale, offrendo un'altra strategia terapeutica per la SM.

"Coltivare la salute mitocondriale può rappresentare una strategia promettente per rallentare o prevenire il declino neurologico e migliorare la qualità della vita delle persone con SM. Questa ricerca ci avvicina di un passo alla comprensione dei complessi meccanismi della SM ed allo sviluppo di trattamenti più efficaci e mirati per questa malattia debilitante", ha concluso Tiwari-Woodruff.

ENGLISH

Reduction in mitochondrial activity in multiple sclerosis contributes to Purkinje cell loss.

Researchers at the University of California, Riverside (CA, USA) have demonstrated the role mitochondrial dysfunction plays in nerve damage, Purkinje cell loss and motor impairments in multiple sclerosis (MS). This discovery highlights some of the underlying mechanisms of cerebellar degeneration in MS and opens new opportunities for developing targeted treatments for this disease.

The cerebellum is a key area in the brain for movement and balance. Within the cerebellum, there are special cells known as Purkinje neurons thatare essential for fine motor skills. In MS, the cerebellum can be damaged and Purkinje cells often begin to die, leading to motor impairment; however, the underlying mechanisms of this cerebellar dysfunction remain unclear.

To uncover these mechanisms, researchers began looking at brain tissue from MS patients and a well-established mouse model known as experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), which has similar pathologies to MS patients.

Our research looked at brain tissue from MS patients and found major issues in these neurons: they had fewer branches, were losing myelin, and had mitochondrial problems – meaning their energy supply was failing,” Seema Tiwari-Woodruff said. “Because Purkinje cells play such a central role in movement, their loss can cause serious mobility issues. Understanding why they’re damaged in MS could help us find better treatments to protect movement and balance in people with the disease.”

Looking into mitochondrial alterations, the researchers observed that as MS progresses, mitochondria in remaining neurons begin to dysfunction and their energy-producing functions start to fail. The researchers also observed that while neuron damage and demyelination begin early in MS disease progression, death of brain cells only happens as the disease becomes more severe. “The loss of energy in brain cells seems to be a key part of what causes damage in MS,” commented Tiwari-Woodruff.

The brain tissue from MS patients and the EAE mouse models also revealed a reduction in mitochondrial complex IV activity (COXIV) and significant loss of Purkinje cells, along with increased inflammation and demyelination. Further investigation into EAE mice revealed altered mitochondrial structure, modified mitochondrial respiration and reduced levels of mitochondrial genes involved in energy production, highlighting that mitochondrial dysfunction is a key contributor to cerebellar pathology.

These findings not only establish EAE mice as a relevant model for studying MS-related cerebellar pathology but also open new avenues for developing treatments that target mitochondrial function, offering another therapeutic strategy for MS.

“Targeting mitochondrial health may represent a promising strategy to slow or prevent neurological decline and improve quality of life for people living with MS. This research brings us a step closer to understanding the complex mechanisms of MS and developing more effective, targeted treatments for this debilitating disease,” concluded Tiwari-Woodruff.

Da:

https://www.biotechniques.com/neuroscience/uncovering-the-role-of-mitochondrial-dysfunction-in-multiple-sclerosis/?utm_campaign=BioTechniques%20-%20Daily%20NL&utm_medium=email&_hsenc=p2ANqtz--l_Kri4UxB7iHgqFRQ7YE6kbk-69ggNGcZ8PMY-3LOfQDEZV46Djtm1BoQIzQi38Zx1Rh1QbLBuB01gkPytOzYIk1j0H1aC6YqVbVXhWeQbVqYaIA&_hsmi=368707697&utm_content=368645984&utm_source=hs_email