Un gruppo di ricercatori dell'Università di Ginevra ha finalmente dimostrato come i neuroni non utilizzino soltanto il glucosio per produrre energia chimica, ma anche il glutammato, uno dei neurotrasmettitori più utilizzato dai circuiti nervosi. Questo processo, inoltre, parteciperebbe alla mobilitazione immediata del glucosio da parte del fegato in favore del cervello. Lo studio è stato pubblicato di recente sulla prestigiosa rivista scientifica Cell Reports.
Una molecola, tante funzioni
Il glutammato fa parte di una classe di molecole organiche chiamate amminoacidi, ovvero i costituenti fondamentali delle proteine. Nel pancreas, il glutammato modula l'attività delle cellule di tipo Beta, responsabili della produzione di insulina, uno degli ormoni che controllano la concentrazione di glucosio nel sangue. Nel cervello, invece, il glutammato è uno dei neurotrasmettitori eccitatori più diffusi. Infine, recentemente è stato ipotizzato che il glutammato possa svolgere un ulteriore ruolo nel funzionamento cerebrale. In particolare, diversi studi hanno suggerito che il glutammato sia una fonte energetica complementare al glucosio.
Infatti gli astrociti, le cellule che forniscono supporto strutturale e nutritivo ai neuroni, possono in linea di principio utilizzare il glutammato come substrato biochimico per produrre ATP, cioè energia chimica utilizzabile direttamente dai neuroni. Tuttavia, fino ad oggi mancavano prove convincenti sulla funzione energetica del glutammato e sul peso di tale funzione.
L'esperimento
Il professor Pierre Maechler e il suo gruppo di ricerca operante presso la Facoltà di Medicina dell'Università di Ginevra, hanno deciso di verificare sperimentalmente il ruolo del glutammato nell'approvvigionamento energetico dei neuroni. "A questo scopo" afferma in apertura Pierre Maechler "abbiamo focalizzato la nostra attenzione su un enzima, la glutammato-deidrogenasi, presente negli astrociti e capace di rendere disponibile il glutammato come risorsa energetica per i neuroni.
Abbiamo dunque soppresso l'attività della glutammato-deidrogenasi nel cervello in alcuni topi e abbiamo osservato che in questo modo gli astrociti non sono più in grado di convertire il glutammato in energia da trasferire ai neuroni, sebbene l'amminoacido sia ancora presente nel cervello".
Le implicazioni
I ricercatori svizzeri hanno anche dimostrato che il cervello che non può più utilizzare il glutammato invia, tramite il sistema neurovegetativo, segnali al fegato affinché questo immetta nel circolo sanguigno del glucosio, che possa essere immediatamente utilizzato dai neuroni a scapito del resto dell'organismo. "Non a caso" aggiunge Melis Karaca, primo autore dello studio "i topi in cui il glutammato non può essere più utilizzato per scopi energetici mostrano un deficit di crescita e atrofia muscolare, data la deprivazione di glucosio a cui sono sottoposti i tessuti dell'organismo su ordine del cervello".
Le ricadute dello studio potrebbero essere molteplici. In primo luogo, la ricerca conferma che il glutammato può essere utilizzato alternativamente al glucosio dai neuroni e svela un meccanismo fondamentale di approvvigionamento energetico per il cervello e regolato in tempo reale. Inoltre, gli scienziati sospettano una relazione tra la glutammato-deidrogenasi e alcune malattie dello sviluppo nervoso come l'epilessia e la schizofrenia. Dunque, studi futuri potrebbero gettare luce su eventuali mutazioni dell'enzima e anomalie nei processi di sviluppo ed energetici del cervello.