L'eccesso di nutrienti e le alterazioni del metabolismo modificano la trasduzione del segnale e l’espressione genica nel cervello e, di conseguenza, la neuroplasticità, interferendo con l'attività neuronale e con la genesi di nuovi neuroni (Lee, 2011).

Negli ultimi anni si sono iniziati a delineare i meccanismi molecolari alla base della risposta cerebrale agli stimoli metabolici, svelando il ruolo di alcune vie di segnale attivate dai nutrienti nella regolazione della plasticità sinaptica e della neurogenesi (Fusco et al., 2012; Fusco et al., 2016). I nutrienti sono così importanti per lo sviluppo del cervello che la dieta nelle prime fasi della vita è in grado di modularne le funzioni nell'età adulta (Fusco et al., 2019). Inoltre, l’eccesso di nutrienti e lo sviluppo della insulino-resistenza cerebrale possono interferire con i meccanismi che sottendono l’apprendimento e la memoria attraverso meccanismi solo in parte noti (Kullmann et al., 2015; Spinelli et al., 2017) e potenzialmente coinvolti nel declino cognitivo correlato alle malattie metaboliche e neurodegenerative (Spinelli et al., 2019).

Il progetto mira ad identificare nuovi meccanismi molecolari alla base degli effetti dei nutrienti e dei segnali metabolici correlati alla dieta sulla plasticità cerebrale. Tali modificazioni epigenetiche e/o post-traduzionali che intercorrono nel cervello sono in grado di lasciare una traccia nel sangue attraverso il rilascio di vescicole extracellulari (esosomi) da parte delle cellule nervose. Il progetto intende investigare il contenuto di queste vescicole ed identificare nuovi potenziali biomarcatori del benessere cerebrale e di declino cognitivo.

Coordinatore del progetto: Dott. Salvatore Fusco

Bibliografia:

1. Spinelli M., Fusco S., Grassi C. Brain insulin resistance and hippocampal plasticity: mechanisms and biomarkers of cognitive decline. Front. Neurosci., 13:788, 2019. DOI: 10.3389/fnins.2019.00788
2. Fusco S., Spinelli M., Cocco S., Ripoli C., Mastrodonato A., Natale F., Rinaudo M., Livrizzi G., Grassi C. Maternal insulin resistance multigenerationally impairs synaptic plasticity and memory via gametic mechanisms. Nat. Commun., 10(1):4799, 2019. DOI: 10.1038/s41467-019-12793-3
3. Spinelli M., Fusco S., Mainardi M., Scala F., Natale F., Lapenta R., Mattera A., Rinaudo M., Li Puma D.D., Ripoli C., Grassi A., D’Ascenzo M., Grassi C. Brain insulin resistance impairs hippocampal synaptic plasticity and memory by increasing GluA1 palmitoylation through FoxO3a. Nat. Commun., 8(1):2009, 2017. DOI: 10.1038/s41467-017-02221-9
4. Fusco S., Leone L., Barbati S.A., Samengo D., Piacentini R., Toietta G., Maulucci G., Spinelli M., McBurney M., Pani G., Grassi C. A CREB-Sirt1-Hes1 circuitry mediates neural stem cell response to glucose availability. Cell Reports, 14:1195-1205, 2016. DOI: 10.1016/j.celrep.2015.12.092
5. Kullmann et al., Physiol. Rev. 2015
6. Fusco S., Ripoli C., Podda M.V., Chiatamone Ranieri S., Leone L., Toietta G., McBurney M.W., Schütz G., Riccio A., Grassi C., Galeotti T., Pani G. A role for neuronal cAMP Responsive Element Binding (CREB)-1 in brain responses to calorie restriction. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 109:621-626, 2012. DOI: 10.1073/pnas.1109237109
7. Lee, Ann N Y Acad Sci 2011