Un gruppo di ricercatori dell’Università Sophia ha svelato i meccanismi molecolari attraverso i quali la melatonina e i suoi derivati potenziano la memoria, concentrandosi sulla fosforilazione di specifiche proteine. Questa scoperta potrebbe portare a nuovi trattamenti per i disturbi della memoria legati all’età.
Utilizzando un modello murino, i ricercatori hanno rilevato cambiamenti nei livelli di fosforilazione di proteine chiave coinvolte nella formazione della memoria a lungo termine.
Diversi studi hanno dimostrato gli effetti potenziatori della memoria della melatonina e dei suoi derivati in modelli animali. È noto anche che la formazione sia della memoria a breve che a lungo termine richiede la fosforilazione di certe proteine legate alla memoria. Tuttavia, i meccanismi molecolari alla base del potenziamento della memoria indotto dalla melatonina sono rimasti fino ad ora poco chiari.
Ora, i ricercatori medici dell’Università Sophia, in Giappone, hanno ottenuto importanti risultati che contribuiscono significativamente alla chiarificazione dei meccanismi sottostanti in un recente articolo pubblicato sulla rivista NeuroReport.
Esplorazione degli effetti della melatonina sulle proteine legate alla memoria
Per quanto riguarda la premessa dello studio, l’autore principale, il professor Atsuhiko Chiba del Dipartimento di Scienze dei Materiali e della Vita, Facoltà di Scienza e Tecnologia, Università Sophia, afferma: “Il nostro studio mirava a indagare gli effetti della melatonina, del ramelteon e della N1-acetil-5-metossichinuramina sui livelli relativi di fosforilazione delle proteine legate alla memoria al fine di esplorare i percorsi di segnalazione candidati associati agli effetti potenziatori della memoria mediati e non mediati dai recettori della melatonina.”
In termini più semplici, il team di ricerca, che includeva il dottor Masahiro Sano (attualmente affiliato all’Università di Tohoku) e il dottor Hikaru Iwashita (attualmente affiliato all’Università Medica di Kansai), ha esaminato gli effetti di tre composti sulla formazione della memoria; questi composti erano la melatonina, un ormone secreto dalla ghiandola pineale situata nel cervello; la N1-acetil-5-metossichinuramina (AMK), metabolita biologico della melatonina; e il ramelteon, un farmaco che si lega e attiva il recettore della melatonina.
Inoltre, hanno esaminato la “fosforilazione”, ovvero l’aggiunta biochimica di gruppi fosfato alle strutture proteiche, in cinque proteine chiave coinvolte nella formazione della memoria. Queste includevano la proteina chinasi regolata da segnali extracellulari (ERK), la chinasi dipendente da calcio/calmodulina IIα (CaMKIIα), CaMKIIβ, CaMKIV e la proteina legante l’elemento di risposta al cAMP (CREB).
Metodologia e risultati dello studio sul potenziamento della memoria
Esperimenti iniziali condotti su topi maschi hanno chiaramente mostrato che la somministrazione di melatonina, ramelteon o AMK alla dose di 1 mg/kg facilitava la formazione della memoria a lungo termine. I ricercatori non hanno indagato gli effetti dei tre composti sui topi femmina per evitare qualsiasi probabile variabilità dei dati risultante dai cicli riproduttivi che si verificano nei mammiferi femmina.
La formazione della memoria a lungo termine nei topi maschi è stata valutata conducendo una serie di esperimenti basati sul compito di riconoscimento dell’oggetto nuovo o “NORT”. In questo studio, i topi da laboratorio in esame sono stati prima acclimatati a un’arena sperimentale per 5 minuti al giorno per tre giorni consecutivi. Il quarto giorno, due oggetti identici sono stati posti nell’arena sperimentale e ai topi è stato permesso di esplorare questi oggetti per 5 minuti (fase di addestramento). Ventiquattro ore dopo la cessazione della fase di addestramento, i topi maschi sono stati sottoposti a test. Durante la fase di test, uno dei due oggetti familiari è stato sostituito con un oggetto nuovo o non familiare. Il tempo trascorso dai topi nell’esplorare ciascun oggetto – una buona misura della memoria di riconoscimento degli oggetti – è stato registrato da un osservatore addestrato. È un fatto noto che i topi trascorrono più tempo ad esplorare oggetti nuovi che incontrano e meno vicino a oggetti familiari.
I ricercatori hanno poi studiato gli effetti del ramelteon e dell’AMK sulla fosforilazione di ERK, CaMKIIα, CaMKIIβ, CaMKIV e CREB nel cervello dei topi maschi dopo aver sacrificato i roditori utilizzando protocolli standard. Nell’ippocampo, che è il centro di apprendimento e memoria del cervello dei mammiferi, il trattamento con ramelteon/AMK ha aumentato significativamente la fosforilazione sia di ERK che di CREB. Tuttavia, questi farmaci hanno diminuito significativamente la fosforilazione di CaMKIIα/β nella stessa regione cerebrale. Nella corteccia peririnale (PRC), che è anche associata alle funzioni di memoria, sia il ramelteon che l’AMK hanno aumentato significativamente la fosforilazione di ERK, e solo il ramelteon ha aumentato significativamente la fosforilazione di CaMKIIβ. Nell’ippocampo/PRC, ramelteon/AMK non ha influenzato la fosforilazione di CaMKIV.
Implicazioni per i trattamenti dei disturbi della memoria
Parlando dei risultati dello studio, il prof. Chiba conclude: “I nostri risultati suggeriscono che la melatonina è coinvolta nel promuovere la formazione della memoria di riconoscimento degli oggetti a lungo termine modulando i livelli di fosforilazione di proteine legate alla memoria come ERK, CaMKIIs e CREB sia in percorsi di segnalazione mediati dai recettori che non mediati dai recettori.”
Quali implicazioni potrebbero avere questi risultati dello studio sugli esseri umani? I ricercatori ritengono che i risultati del loro studio contribuiranno allo sviluppo di nuovi farmaci in grado di migliorare la funzione della memoria nelle persone che soffrono di disturbi della memoria legati all’età con minori effetti collaterali. Per una società globale in costante invecchiamento, questa è davvero una scoperta notevole!
