 |
La capacità di misurare l'attività e la quantità di glutammato nelle cellule cerebrali è stata a lungo ricercata dai ricercatori. Il glutammato è il principale neurotrasmettitore eccitatorio nel cervello. Nonostante l'abbondanza e la sua influenza su molte funzioni importanti, ne sappiamo molto meno di altri neurotrasmettitori come la serotonina e la dopamina, perché finora il glutammato è stato difficile da misurare abbastanza rapidamente.
Le nuove scoperte sul glutammato sono quindi molto significative e potrebbero aiutare a migliorare la nostra comprensione delle patologie alla base delle malattie e condizioni neurologiche e psichiatriche. La relazione tra glutammato e questi disturbi, così come la nostra memoria, il nostro appetito e altro, sono solo alcune delle domande a cui la nuova tecnologia scoperta dai ricercatori potrebbe aiutare a rispondere.
"Quando abbiamo iniziato, tutti dicevano che 'questo non funzionerà mai'. Ma non ci siamo arresi. Ora abbiamo un bell'esempio di come la scienza di base multidisciplinare può portare a importanti progressi e offrire reali vantaggi", afferma Ann-Sofie Lattine, professoressa associata di chimica presso Chalmers e leader del gruppo di ricerca.
La chiave era fare il contrario di quello che era stato precedentemente tentato. Invece di usare un biosensore fatto da strati spessi, hanno usato uno strato ultrasottile dell'enzima necessaria per l'identificazione biologica. I ricercatori hanno fatto in modo che l'enzima, che era posto su una superficie del sensore nanostrutturata, fosse solo una molecola spessa. Ciò ha reso la tecnologia dei sensori mille volte più veloce dei precedenti tentativi.
La tecnica era quindi abbastanza veloce per misurare il rilascio di glutammato da una singola vescicola sinaptica - il piccolo vaso liquido che rilascia neurotrasmettitori alla sinapsi tra due cellule nervose. Questo è un processo che si verifica in meno di un millesimo di secondo.
"Quando abbiamo visto i vantaggi del miglioramento della tecnologia dei sensori in termini di tempo, anziché di concentrazione, siamo riusciti a farlo funzionare", afferma Ann-Sofie Cans.
La ricerca è stata condotta in due fasi. Nel primo, l'innovazione è stata in grado di misurare il glutammato. Tale studio è stato pubblicato all'inizio della primavera 2019 sulla rivista scientifica ASC Chemical Neuroscience. Nella seconda parte, a cui si riferisce l'attuale pubblicazione, Ann-Sofie Cans e il suo gruppo di ricerca hanno apportato ulteriori importanti adeguamenti e scoperte rivoluzionarie.
"Una volta costruito il sensore, potremmo quindi perfezionarlo ulteriormente. Ora, con l'aiuto di questa tecnologia, abbiamo anche sviluppato un nuovo metodo per quantificare queste piccole quantità di glutammato", spiega.
Lungo la strada il gruppo ha avuto molte sorprese interessanti. Ad esempio, la quantità di glutammato in una vescicola sinaptica si è rivelata molto maggiore di quanto si credesse in precedenza. È paragonabile in quantità alla serotonina e alla dopamina, una scoperta che è stata una sorpresa emozionante.
"Il nostro studio cambia l'attuale comprensione del glutammato. Ad esempio, sembra che il trasporto e la conservazione del glutammato nelle vescicole sinaptiche non sia così diverso come pensavamo, se confrontato con altri neurotrasmettitori come la serotonina e la dopamina", afferma Ann-Sofie Cans.
I ricercatori hanno anche dimostrato che le cellule nervose controllano la forza dei loro segnali chimici regolando la quantità di glutammato rilasciato dalle singole vescicole sinaptiche.
Il fatto che i ricercatori possano ora misurare e quantificare questo neurotrasmettitore può produrre nuovi strumenti per gli studi farmacologici in molte aree vitali delle neuroscienze.
"Il livello di misurazione offerto da questo sensore di glutammato ultraveloce offre innumerevoli possibilità per comprendere veramente la funzione del glutammato in salute e malattia. La nostra conoscenza della funzione cerebrale e della disfunzione è limitata dagli strumenti sperimentali che abbiamo, e questo il nuovo strumento ultraveloce ci consentirà di esaminare la comunicazione neuronale a un livello al quale non avevamo accesso in precedenza ", afferma Karolina Patrycja Skibicka, professoressa associata di Neuroscienze e Fisiologia all'Università di Göteborg.
"La nuova scoperta, che la comunicazione basata sul glutammato è regolata dalla quantità di glutammato rilasciato dalle vescicole sinaptiche, pone la questione di cosa accada a questa regolazione nelle malattie del cervello che si pensa siano collegate al glutammato, ad esempio l'epilessia."
Ulteriori informazioni su glutammato e acido glutammico:
Il glutammato, o acido glutammico, si trova nelle proteine del cibo. Si presenta naturalmente nella carne, in quasi tutte le verdure, nel grano e nella soia. È anche usato come additivo alimentare per esaltare i sapori, ad esempio sotto forma di glutammato monosodico.
Il glutammato è un amminoacido e una parte importante del nostro corpo. È anche un neurotrasmettitore che le cellule nervose usano per comunicare e costituisce la base per alcune delle funzioni di base del cervello come la cognizione, la memoria e l'apprendimento. È anche importante per il sistema immunitario, la funzione del tratto gastrointestinale e per impedire l'ingresso di microrganismi nel corpo.