Invecchiamento e Neurodegenerazione

Il laboratorio si occupa da diversi anni dello studio dei meccanismi dell’invecchiamento cerebrale e della neurodegenerazione, in particolare quelli in cui è coinvolto il pigmento intraneuronale chiamato neuromelanina. Tale pigmento è presente all’interno di specifici organelli assieme a proteine, lipidi e metalli e si accumula durante l’invecchiamento principalmente nelle aree dopaminergiche e noradrenergiche che degenerano selettivamente nelle malattie di Parkinson e di Alzheimer. Lo scopo dell’attività di ricerca è quindi lo studio della struttura, della biosintesi e dell’interazione con i metalli del pigmento neuromelanina e del suo ruolo nei diversi processi dell’invecchiamento cerebrale e della neurodegenerazione.

TEMATICHE DI RICERCA

L’attività di ricerca si concentra sullo studio dei meccanismi che portano alla formazione di particolari organelli intraneuronali contenenti neuromelanina, proteine, lipidi e metalli. E’ importante comprendere il ruolo di questi organelli che si accumulano all’interno dei neuroni durante l’invecchiamento e la loro influenza sulla vulnerabilità neuronale. Nonostante l’accumulo di neuromelanina nell’invecchiamento cerebrale sia un fenomeno che si osserva in molteplici aree cerebrali, le aree che presentano la maggior quantità di questo pigmento sono proprio quelle che degenerano selettivamente nella malattia di Parkinson. Considerando che l’invecchiamento è il principale fattore di rischio per questa malattia, è importante studiare questi processi cellulari e le alterazioni correlate all’invecchiamento cerebrale che potrebbero aumentare la vulnerabilità neuronale.
La caratterizzazione della neuromelanina umana ha permesso di progettare e sintetizzare (in collaborazione con altri gruppi) diverse neuromelanine sintetiche che riproducono la struttura del pigmento cerebrale umano. Le neuromelanine modello sono state preparate combinando i principali elementi che costituiscono la neuromelanina umana: parte melanica derivata da catecolamine, proteine e ioni ferro. Questi nuovi composti possono trovare una duplice applicazione: 1) possono essere utilizzati in modelli in vitro ed in vivo della malattia di Parkinson, poiché sono in grado di riprodurre i meccanismi neuroinfiammatori e neurodegenerativi tipici della malattia; 2) possono essere utilizzati per studiare il ruolo della neuromelanina e del ferro nei processi di rilassamento e saturazione nell’imaging di risonanza magnetica.

Recentemente tecniche di risonanza magnetica per immagini sensibili alla neuromelanina hanno documentato un contrasto tra la sostanza nera e locus coeruleus (aree con maggior contenuto di neuromelanina) e le aree circostanti. Con queste tecniche si possono ottenere informazioni semi-quantitative sulla fisiologia delle aree cerebrali più o meno coinvolte nella malattia con vari gradi di perdita neuronale (quindi diminuzione del contenuto di neuromelanina), al fine di effettuare una diagnosi precoce delle malattie di Parkinson e di Alzheimer. Il laboratorio sta studiando il ruolo della neuromelanina e del ferro nei processi di rilassamento e saturazione nell’imaging di risonanza magnetica e per far questo vengono utilizzati vari tipi di neuromelanine modello. Parallelamente, in collaborazione con altri gruppi, si sta studiando la correlazione tra i dati di imaging ed il contenuto neuromelanina e ferro. Questo permetterà di quantificare in vivo il contenuto di neuromelanina, come affidabile indicatore della funzionalità del sistema catecolaminergico, le cui alterazioni sono alla base di malattie neurodegenerative e neuropsichiatriche. 

STAFF

Zecca Luigi

Ricercatore Associato

Zucca Fabio

Ricercatore