Gennaio 25, 2023

L'integrazione con l'amminoacido serina allevia la neuropatia nei topi diabetici

Gli scienziati di Salk scoprono che l'alterato metabolismo della serina nel diabete porta alla neuropatia periferica, una scoperta che potrebbe fornire un nuovo modo per identificare le persone ad alto rischio e una potenziale opzione terapeutica

Salk Notizie


L'integrazione con l'amminoacido serina allevia la neuropatia nei topi diabetici

Gli scienziati di Salk scoprono che l'alterato metabolismo della serina nel diabete porta alla neuropatia periferica, una scoperta che potrebbe fornire un nuovo modo per identificare le persone ad alto rischio e una potenziale opzione terapeutica

LA JOLLA—Circa la metà delle persone con diabete di tipo 1 o di tipo 2 soffre di neuropatia periferica: debolezza, intorpidimento e dolore, principalmente alle mani e ai piedi. La condizione si verifica quando alti livelli di zucchero circolanti nel sangue danneggiano i nervi periferici. Ora, lavorando con i topi, i ricercatori del Salk Institute hanno identificato un altro fattore che contribuisce alla neuropatia periferica associata al diabete: il metabolismo alterato degli aminoacidi.

Il team ha scoperto che i topi diabetici con bassi livelli di due aminoacidi correlati, serina e glicina, sono a maggior rischio di neuropatia periferica. Inoltre, i ricercatori sono stati in grado di alleviare i sintomi della neuropatia nei topi diabetici integrando la loro dieta con serina.

Lo studio, pubblicato il 25 gennaio 2023 in Natura, si aggiunge alla crescente evidenza che alcuni aminoacidi "non essenziali" spesso sottovalutati svolgono un ruolo importante nel sistema nervoso. I risultati possono fornire un nuovo modo per identificare le persone ad alto rischio di neuropatia periferica, nonché una potenziale opzione terapeutica.

Da sinistra: Michal Handzlik e Christian Metallo
Da sinistra: Michal Handzlik e Christian Metallo
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Credito: Salk Institute

"Siamo rimasti sorpresi dal fatto che la composizione su e giù di un amminoacido non essenziale abbia avuto un effetto così profondo sul metabolismo e sulle complicanze diabetiche", afferma l'autore senior Cristiano Metallo, professore nel laboratorio di biologia molecolare e cellulare di Salk. "Ciò dimostra che ciò che consideriamo dogma può cambiare in circostanze diverse, ad esempio in condizioni di malattia". Metallo ha condotto lo studio con il primo autore Michal Handzlik, un ricercatore post-dottorato nel suo laboratorio.

Gli aminoacidi sono i mattoni che costituiscono le proteine ​​e le molecole di grasso specializzate chiamate sfingolipidi, che sono abbondanti nel sistema nervoso. Bassi livelli dell'aminoacido serina costringono il corpo a incorporare un diverso aminoacido negli sfingolipidi, che ne modifica la struttura. Questi sfingolipidi atipici quindi si accumulano, il che può contribuire al danno dei nervi periferici. Mentre il team ha osservato questo accumulo nei topi diabetici, lo stesso cambiamento di aminoacidi e sfingolipidi si verifica in una rara malattia genetica umana caratterizzata da neuropatia sensoriale periferica, indicando che il fenomeno è coerente in molte specie.

Per determinare se la carenza cronica di serina a lungo termine guida la neuropatia periferica, il team di Metallo ha alimentato i topi con diete di controllo o prive di serina in combinazione con diete a basso contenuto di grassi o ad alto contenuto di grassi per un massimo di 12 mesi. I ricercatori sono stati sorpresi di scoprire che la serina bassa, in combinazione con una dieta ricca di grassi, ha accelerato l'insorgenza della neuropatia periferica nei topi. Al contrario, l'integrazione di serina nei topi diabetici ha rallentato la progressione della neuropatia periferica e i topi se la sono cavata meglio.

I ricercatori hanno anche testato il composto miriocina, che inibisce l'enzima che trasforma la serina in un altro aminoacido mentre gli sfingolipidi vengono assemblati. Il trattamento con miriocina ha ridotto i sintomi della neuropatia periferica nei topi alimentati con una dieta ricca di grassi e priva di serina. Questi risultati sottolineano l'importanza del metabolismo degli aminoacidi e della produzione di sfingolipidi nel mantenimento di un sano sistema nervoso periferico.

La carenza di serina è stata anche associata a vari disturbi neurodegenerativi. Ad esempio, Metallo e collaboratori hanno precedentemente trovato un legame tra la serina alterata e il metabolismo degli sfingolipidi in pazienti con teleangectasia maculare di tipo 2, una condizione che causa la perdita della vista. Nei topi, la serina ridotta ha portato ad un aumento dei livelli di sfingolipidi retinici atipici e alla riduzione della vista. La serina è attualmente in fase di sperimentazione in studi clinici per la sua sicurezza ed efficacia nel trattamento della teleangectasia maculare e del morbo di Alzheimer.

La neuropatia periferica è in genere gestita con cambiamenti nella dieta per ridurre i livelli di zucchero nel sangue, così come antidolorifici, terapia fisica e ausili per la mobilità, come bastoni e sedie a rotelle. Gli alimenti naturalmente ricchi di serina includono semi di soia, noci, uova, ceci, lenticchie, carne e pesce, e gli integratori di serina sono economici e disponibili al banco.

Eppure i ricercatori affermano che è prematuro consigliare alle persone con diabete di assumere integratori di serina per prevenire la neuropatia.

"Probabilmente dovresti impiegare molto per fare la differenza, e non tutti hanno bisogno di serina extra", afferma Metallo. "Abbiamo bisogno di più tempo per comprendere la fisiologia della serina negli esseri umani ed esplorare i potenziali aspetti negativi dell'integrazione".

A tal fine, Metallo e Handzlik stanno ora sviluppando un test di tolleranza alla serina, simile a un test di tolleranza al glucosio utilizzato per diagnosticare il diabete.

"Vogliamo identificare le persone a più alto rischio di neuropatia periferica in modo da poter trattare solo coloro che potrebbero trarne i maggiori benefici", afferma Handzlik.

Altri autori inclusi: Jivani M. Gengatharan, Grace H. McGregor e Courtney R. Green del Salk Institute e UC San Diego; Katie E. Frizzi, Cameron Martino, Gibraan Rahman, Antonio Gonzalez, Ana M. Moreno, Lucie S. Guernsey, Prashant Mali, Rob Knight e Nigel A. Calcutt della UC San Diego; Terry Lin, Patrick Tseng e Satchidananda Panda del Salk Institute; Yoichiro Ideguchi di Scripps Research; Regis J. Fallon e Marin L. Gantner del Lowy Medical Research Institute; Amandine Chaix dell'Università dello Utah; e Martina Wallace dell'University College di Dublino in Irlanda.

Il lavoro è stato finanziato dal National Institutes of Health (sovvenzioni R01CA234245, DK076169, R01AG065993, P30 DK120515), un Camille and Henry Dreyfus Teacher-Scholar Award, il Lowy Medical Research Institute e l'American Heart Association (sovvenzione 18CDA34110292).

DOI: 10.1038/s41586-022-05637-6

INFORMAZIONI DI PUBBLICAZIONE

JOURNAL

Natura

TITOLO

La serina regolata dall'insulina e il metabolismo lipidico guidano la neuropatia periferica

AUTORI

Michal K. Handzlik, Jivani M. Gengatharan, Katie E. Frizzi, Grace H. McGregor, Cameron Martino, Gibraan Rahman, Antonio Gonzalez, Ana M. Moreno, Courtney R. Green, Lucie S. Guernsey, Terry Lin, Patrick Tseng, Yoichiro Ideguchi, Regis J. Fallon, Amandine Chaix, Satchidananda Panda, Prashant Mali, Martina Wallace, Rob Knight, Marin L. Gantner, Nigel A. Calcutt e Christian M. Metallo

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