Quando l’ammoniaca diventa tossica

Fino ad ora, abbiamo avuto una conoscenza limitata dei meccanismi alla base della tossicità dell’ammoniaca per il cervello.

Tuttavia, il team di ricercatori del professor Erlend Nagelhus all’Istituto per le scienze mediche di base ha lavorato con scienziati americani per scoprire importanti informazioni sull’effetto tossico dell’ammoniaca sulle cellule gliali e nervose del cervello.

Nelle persone sane il fegato converte l’ammoniaca in urea, una sostanza che viene lavata via con le urine. Il risultato è un’eccessiva concentrazione di ammoniaca nel sangue.

– Questo porta alla tossicità dell’ammoniaca, che può scatenare convulsioni e coma, e che nel caso peggiore può essere fatale, dicono gli autori principali Vinita Rangroo Thrane e Alexander Thrane. I loro risultati sono stati recentemente pubblicati sulla prestigiosa rivista medica Nature Medicine.

Supera le difese del cervello

Quando quantità eccessive di ammoniaca entrano nel sistema nervoso centrale, le difese del cervello sono messe a dura prova.

– Una complessa reazione molecolare a catena viene innescata quando il cervello è esposto a livelli eccessivi di ammoniaca. Abbiamo scoperto che l’ammoniaca cortocircuita il trasporto di potassio nelle cellule gliali del cervello.

– Questo significa che il potassio si accumula intorno alle cellule nervose, facendo sì che queste cellule assorbano quantità eccessive di potassio e cloruro. In altre parole, le difese del cervello contro l’ammoniaca sono sopraffatte, spiega Rangroo Thrane.

Questa nuova conoscenza può portare a un nuovo e migliore trattamento dei pazienti che soffrono di coma epatico e convulsioni, compresi gli adulti con insufficienza epatica alcolica, i bambini con deficit congenito di enzimi epatici e potenzialmente i bambini epilettici con funzione epatica normale. Più di 500 pazienti all’anno soffrono di insufficienza epatica in Norvegia.

Rimanendo gli studi precedenti

Gli effetti dell’ammoniaca sulle cellule cerebrali sono stati studiati da molti ricercatori, ma hanno teso a guardare singole cellule o campioni di tessuto. Rangroo Thrane spiega:

– Questi studi hanno dimostrato che le cellule gliali esposte all’ammoniaca si gonfiano abbastanza rapidamente. La nostra ricerca mostra che il gonfiore delle cellule gliali non è necessario perché l’ammoniaca sia tossica per il cervello. L’imaging tridimensionale e le analisi di volume delle singole cellule hanno mostrato, paradossalmente, che le cellule gliali nella corteccia cerebrale si restringono durante la tossicità dell’ammoniaca.

La nuova tecnologia ha rivelato l’effetto dell’ammoniaca

Immagini di cervelli intatti di topi hanno permesso ai ricercatori di trarre queste conclusioni. Utilizzando una nuova tecnologia di imaging chiamata microscopia a due fotoni sono stati in grado di osservare l’effetto microscopico dell’ammoniaca sulle cellule nervose e gliali nei topi vivi.

– L’esame microscopico di cellule vive in tessuti integri era impossibile a causa dell’effetto dannoso dei laser convenzionali sui tessuti.

– Tutto questo è cambiato con l’introduzione della microscopia laser a due fotoni, perché questo tipo di microscopio fornisce impulsi di luce ultracorti al punto focale senza riscaldare o danneggiare il tessuto, spiega Rangroo Thrane.

Nuovo trattamento con i farmaci disponibili

Oltre a scoprire il meccanismo dietro la tossicità dell’ammoniaca, Rangroo Thrane e i suoi colleghi hanno anche identificato un possibile trattamento.

I ricercatori hanno scoperto che il farmaco diuretico Bumetanide (Burinex) può ridurre l’entità del danno da ammoniaca, alleviando così i sintomi della tossicità da ammoniaca e aumentando le probabilità di sopravvivenza.

– Il Bumetanide blocca il trasporto del cloruro di potassio nelle cellule nervose, proteggendole così dai danni. Il nostro studio ha dimostrato che il farmaco ha ripristinato la normale attività elettrica nel cervello dei topi con avvelenamento da ammoniaca e che ha impedito gli attacchi epilettici, dice Rangroo Thrane.

Il fatto che il Bumetanide è già usato negli ospedali norvegesi come diuretico nel trattamento di insufficienza cardiaca, insufficienza renale e pressione alta può abbreviare il percorso per un cambiamento del regime di trattamento.

– Ulteriori test sugli animali e studi clinici sono necessari per chiarire se il Bumetanide può essere utilizzato anche per evitare che l’ammoniaca danneggi le persone, dice Rangroo Thrane.

L’articolo è pubblicato anche su Sciencenordic.com