Segni ossessivo-compulsivi indotti da microglia in un modello di demenza FT

 

 

DIANE RICHMOND

 

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XV – 29 aprile 2017.

Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.

 

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

Uno studio sulla demenza frontotemporale (FTD, da frontotemporal dementia) condotto da Grietje Krabbe e colleghi ha rivelato un interessante meccanismo molecolare, apparentemente mediato da cellule immunitarie gliali, che potrebbe essere alla base del disturbo ossessivo-compulsivo[1], ossia un quadro psicopatologico tanto distante dalla patologia neurodegenerativa che si esprime con la demenza, da non poter essere in alcun modo accostato allo stato attuale delle conoscenze, né patogeneticamente, né clinicamente. Eppure, un anello di congiunzione potrebbe essere costituito da mutazioni nel gene della progranulina (PGRN), delle quali ci siamo già più volte occupati.

(Krabbe G., et al. Microglial NFKB-TNFα hyperactivation induces obsessive-compulsive behavior in mouse models of progranulin-deficient frontotemporal dementia. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.1700477114, 2017).

La provenienza degli autori è la seguente: Gladstone Institute of Neurological Diseases, Department of Neurology, Neuroscience Graduate Program, University of California, San Francisco (USA); Department Of Genetics and Complex Diseases, Harvard T. H. Chan School of Public Health, Boston, MA (USA); Department of Cell Biology, Harvard Medical School, Boston, MA (USA).

Come è noto, la demenza frontotemporale (FTD, da frontotemporal dementia) è una malattia caratterizzata da degenerazione dei sistemi neuronici del cervello, con una localizzazione quasi esclusiva e spesso contemporanea al lobo frontale e a quello temporale. Rappresenta la seconda causa di demenza per età inferiori ai 65 anni. Le manifestazioni cliniche della demenza includono cambiamenti della personalità, che si manifestano con perdita della coscienza sociale e del controllo degli impulsi. Una percentuale significativa dei casi familiari con accertata base ereditaria è dovuta a mutazioni nel gene della progranulina (PGRN). È stato accertato che queste mutazioni portano ad una riduzione nella produzione di PGRN, e si ritiene che i bassi livelli di questa proteina abbiano un ruolo patogenetico; tuttavia, i meccanismi che portano da questo deficit allo sviluppo della degenerazione non sono stati ancora accertati.

Si ricorda che la proteina patologica predominante nella degenerazione lobare frontotemporale tau-negativa, e nella SLA SOD1-negativa a questa correlata, è TDP-43, una proteina altamente conservata ed estesamente espressa che si lega a DNA ed RNA intervenendo in numerose funzioni di regolazione cellulare, inclusa la trascrizione genica, l’elaborazione dei micro-RNA, l’apoptosi, la plasticità neuronica, l’integrità dei dendriti e molte altre. La degenerazione frontotemporale legata a TDP è causata da mutazioni in vari loci, fra queste prevalgono le mutazioni nel gene della progranulina, localizzato in prossimità di MAPT sul cromosoma 17 (17q21). Si conoscono oltre 40 mutazioni di MAPT, in più di 100 famiglie in tutto il mondo, all’origine delle forme di degenerazione fronto-temporale tau-positive.

La funzione fisiologica della granulina, un fattore di crescita secreto che esiste in varie isoforme, è complessa. Nel sistema nervoso centrale è stata accertata la sua espressione da parte dei neuroni e della microglia, per questo si è ipotizzata una sua importante partecipazione sia ai processi connessi con la sopravvivenza delle cellule nervose sia ai processi infiammatori. Sebbene il modo di trasmissione genetica prevalente sia autosomico dominante, tutte le mutazioni della PGRN causano demenza frontotemporale attraverso un meccanismo di perdita di funzione per aploinsufficienza[2]. È stato calcolato che l’aploinsufficienza nel gene della progranulina è presente nel 10% di tutti i casi di FTD.

Krabbe e colleghi dimostrano, nello studio qui recensito, che i portatori di mutazioni di PGRN presentano sintomi del disturbo ossessivo-compulsivo (OCD, da obsessive-compulsive disorder), e che nei topi con deficit di PGRN si manifestano comportamenti - quali un’esasperata cura di sé (excessive self-grooming) - ritenuti equivalenti dell’OCD umano. Tali manifestazioni comportamentali del topo sono risultate parzialmente conseguenti agli elevati livelli della citochina TNFα e ad un’aberrante attivazione della microglia, la linea cellulare che costituisce il maggior componente del sistema immunitario innato nel cervello.

A proposito dell’attivazione microgliale si vuole brevemente ricordare che non si tratta di una questione banale, ma di un processo complesso i cui limiti non sono stati ancora del tutto definiti. Come osserva Uwe-Karsten Hanisch, del Rio Hortega nella sua storica descrizione della microglia già osservava che queste cellule vanno incontro a cambiamenti morfologici in risposta ad eventi patologici. Da allora, l’importanza di questo sistema cellulare gliale è stata legata alla capacità di attivarsi, ma il concetto sotteso dall’espressione “attivazione della microglia” richiede una conoscenza non superficiale della sua fisiologia, perché non si riferisce ad una “entrata in funzione” contrapposta ad una quiescenza, in quanto le cellule microgliali non attivate in condizioni fisiologiche sono già altamente dinamiche, ma si riferisce all’assunzione di un preciso repertorio di comportamenti cellulari, ristretto a condizioni in cui vi sia un disturbo dell’omeostasi del sistema nervoso centrale. Ad esempio, nella degenerazione neuronica della demenza frontotemporale, la microglia attivata provvede alla fagocitosi dei detriti tessutali; poi gli elementi microgliali agiscono da cellule che presentano l’antigene, migrano ai siti danneggiati e proliferano, e infine accrescono l’espressione o producono ex-novo fattori immunomodulatori, incluse citochine e chemochine, che mediano sia la segnalazione autocrina che paracrina[3].

Grietje Krabbe e colleghi hanno preso le mosse per il loro studio dall’osservazione di un accresciuto rischio di malattie autoimmuni nei portatori di mutazioni del gene (GRN) della PGRN, accompagnato da alti livelli di TNFα, ed hanno esaminato le alterazioni comportamentali associate ad OCD e il ruolo di TNFα, con le vie di segnalazione associate, in pazienti affetti da FTD con mutazioni nel gene GRN. Parallelamente hanno condotto la stessa indagine in topi mancanti di PGRN.

Il riscontro delle manifestazioni comportamentali di OCD e del loro equivalente murino ha suggerito una dettagliata analisi nel topo, allo scopo di accertare elementi della base neuropatologica del comportamento, di presumibile utilità per la comprensione di quanto avviene nell’uomo. È stato perciò studiato il nucleo accumbens, che si ritiene abbia importanza nella genesi dei sintomi ripetitivi dell’OCD, rilevando ipereccitabilità dei neuroni spinosi medi, associata ad elevazione del TNFα nei topi knockout per PGRN.

I ricercatori hanno allora ridotto i livelli di TNFα in questi topi, ottenendo allo stesso tempo l’abolizione della manifestazione comportamentale di eccessiva cura di sé e dell’ipereccitabilità dei neuroni spinosi medi del nucleo accumbens, che si suppone costituisca una delle basi cellulari dei sintomi. Si ricorda che la PGRN è altamente espressa nella microglia, che è una delle principali fonti di TNFα. Per tale ragione, Krabbe e colleghi hanno provveduto a sperimentare la delezione specifica di PGRN nella microglia. Tale abolizione ristretta alla cellule immunitarie dell’encefalo era sufficiente ad indurre nell’animale il comportamento equivalente all’OCD umano.

Un esperimento importante ha dimostrato la possibilità di prevenire lo sviluppo del comportamento di eccessiva cura di sé mediante l’inattivazione del fattore nucleare KB (NF-KB) nelle cellule microgliali/mieloidi.

Presi nel loro insieme, i risultati di questo studio suggeriscono che il difetto di PGRN porta ad una eccessiva attivazione di NF-KB nella microglia e ad una elevata segnalazione del TNFα, che a sua volta causa l’ipereccitabilità dei neuroni spinosi medi del nucleo accumbens, direttamente responsabile del comportamento simile all’OCD.

Naturalmente, allo stato attuale delle conoscenze si può presumere che un simile meccanismo operi nei casi di DFT familiare ma non sia in gioco nei casi tipici di OCD; tuttavia, il rapporto con le altre ipotetiche basi neurobiologiche del disturbo umano, andrà verificato dagli studi futuri.

 

L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).

Diane Richmond

BM&L-29 aprile 2017

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

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[1] Per un’introduzione allo studio del disturbo ossessivo-compulsivo e per un aggiornamento sulla base di un processo mentale caratteristico, si veda in Note e Notizie 11-03-17 Base neurale del difetto di rilievo di innocuità nel disturbo ossessivo-compulsivo. Numerose recensioni di lavori su questo argomento sono state pubblicate nelle “Note e Notizie”.

[2] La maggior parte delle mutazioni sono piccole inserzioni o delezioni out-of-frame, mutazioni splice-site o nonsenso che introducono un prematuro codone di terminazione, che risulta nella degradazione dell’RNA messaggero mutante, attraverso il decadimento mediato da nonsenso [Cfr. Lill, Tanzi, Bertram, Genetics of Neurodegenerative Diseases in Basic Neurochemistry (Brady, Siegel, Albers, Price), p. 727, Elsevier Academic Press, 2012].

[3] Cfr.  Miller, Prokop, Heppner, Roles of Activated Microglia, in Neuroglia (Kettenmann & Ransom), pp. 626-637, Oxford University Press, 2013.