METABOLIC CROSS-TALK BETWEEN ASTROCYTES AND NEURONS: IMPLICATIONS FOR ALZHEIMER’S DISEASE

There is a strong correlation between glucose hypometabolism mitochondrial dysfunction, and oxidative stress, which are well known instances involved in the pathogenesis of neurodegenerative disorders, including Alzheimer disease (AD) [1]. Recent evidence suggests that hypometabolism might take place also in astrocytes, which can lose their normal neuroprotective capabilities and be engaged in neurological diseases by determining the progression and outcome of neuropathological process [2]. In this line, the aim of this study was to explore the potential role of astrocytes in driving a cascade of detrimental effects in neighboring neurons and to investigate a possible approach able to limit the injury in both cell types. Primary rat cortical astrocytes were subjected to glyceraldehyde (GA) to induce metabolic stress [3]. The study was conducted to examine whether damaged astrocytes could affect neuronal survival. In particular, cellular viability, ATP production, inflammatory state and oxidative stress were assessed in astrocytes treated with GA and glutamate (glut), used as an alternative substrate. Results indicated that GA exposure led to concentration-dependent astrocyte injury, activating the NF-kB pathway and increasing TNFα release and glutamate transporters expression levels which were mitigated by glut. Co-culturing injured astrocytes with neurons resulted in significant neuronal viability reduction. Conversely, glutamate exposure improved intracellular ATP levels and decreased AD markers in neurons. The research indicates that astrocytes with metabolic issues may contribute to the damage of neighboring neurons in AD. This underscores the importance of exploring astrocyte-targeted therapies for potential neuroprotective interventions in future studies on AD. 1. Nat Rev Neurosci 2019 Mar;20(3):148-160. 2. Front Neurol. 2021; 12: 619626. 3. Cells. 2021 Aug 17;10(8):2109.

Esiste una forte correlazione tra l'ipometabolismo del glucosio, la disfunzione mitocondriale e lo stress ossidativo, elementi coinvolti nella patogenesi dei disturbi neurodegenerativi, come la malattia di Alzheimer (AD) [1]. Recenti evidenze suggeriscono che l'ipometabolismo avviene anche negli astrociti, i quali potrebbero perdere le loro normali capacità neuroprotettive ed essere coinvolti in malattie neurologiche determinando la progressione e l'esito del processo neuropatologico [2]. Lo scopo è stato quello di esplorare il ruolo degli astrociti nell’ innescare una cascata di effetti dannosi nei neuroni vicini e investigare un approccio in grado di limitare il danno in entrambi i tipi cellulari. Le colture primarie di astrociti corticali di ratto sono state sottoposte a gliceraldeide (GA) per indurre uno stress metabolico [3]. Lo studio è stato condotto per verificare l’influenza degli astrociti danneggiati sulla sopravvivenza neuronale. In particolare, sono stati valutati la vitalità cellulare, la produzione di ATP, lo stato infiammatorio e lo stress ossidativo negli astrociti trattati con GA e glutammato (glut), utilizzato come substrato alternativo. I risultati hanno indicato che l'esposizione a GA ha comportato un danno negli astrociti, dipendente dalla concentrazione, attivando la via del NF-kB e aumentando il rilascio di TNFα e i livelli di espressione dei trasportatori del glutammato, tutti questi aspetti sono stati mitigati dal trattamento con glut. La co-coltura di astrociti danneggiati con neuroni ha comportato una significativa riduzione della vitalità neuronale. L'esposizione al glutammato ha migliorato i livelli intracellulari di ATP e ridotto i marcatori dell'AD nei neuroni. Questo studio dimostra che gli astrociti con disfunzioni metaboliche possono contribuire al danno dei neuroni vicini nel contesto della AD ed evidenzia l'importanza della ricerca di terapie con target gli astrociti per valutare potenziali interventi neuroprotettivi in futuri studi sull'AD. 1. Nat Rev Neurosci 2019 Mar;20(3):148-160. 2. Front Neurol. 2021; 12: 619626. 3. Cells. 2021 Aug 17;10(8):2109.