Nel Parkinson un meccanismo prionico causa danni cognitivi

 

 

ROBERTO COLONNA

 

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XV – 30 settembre 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]

 

Il 28 gennaio scorso, nelle nostre “Notule” davamo notizia della scoperta di un meccanismo mediante il quale l’α-sinucleina induce morte cellulare nel Parkinson: “Friedrich Lewy, lavorando nel laboratorio di Alois Alzheimer, descrisse le inclusioni cellulari caratteristiche della malattia di Parkinson, poi definite “corpi di Lewy”, il cui studio biochimico ha rivelato che sono costituite da α-sinucleina, inaugurando il campo di studi delle sinucleinopatie. Nonostante decenni di intense ricerche, fino ad ora il rapporto fra la molecola codificata dal gene SNCA sul cromosoma 4q23 e la perdita dei neuroni dopaminergici nigro-striatali è rimasto sconosciuto. Ora, Seong Su Kang e colleghi hanno scoperto che l’α-sinucleina interagisce con la proteina neuroprotettiva PIKE-L in una maniera dipendente dalla fosforilazione di S129 e sequestra PIKE-L nei corpi di Lewy, portando all’iperattivazione di AMPK, con conseguente morte cellulare dei neuroni dopaminergici. Lo studio, presentato da Solomon H. Snyder, sarà pubblicato su PNAS USA[1].

Il riconoscimento di un tale meccanismo è senz’altro un importante passo in avanti nella conoscenza della patologia delle sinucleinopatie, ma ancora molto c’è da scoprire per avere un quadro esaustivo delle alterazioni che accompagnano l’accumulo di α-sinucleina nei corpi Lewy ed identificare gli specifici targets per efficaci interventi terapeutici.

La demenza con corpi Lewy, e in parte anche la malattia di Parkinson, decorrono con un danno cerebrale ai processi cognitivi che precede la perdita massiccia di neuroni e viene attribuito a disfunzione sinaptica. Alla base di tale alterazione si ritiene vi siano gli oligomeri prefibrillari solubili di α-sinucleina, piuttosto che inclusioni di maggiori dimensioni, come ipotizzato in passato. Tiago F. Outeiro, Diana G. Ferreira e colleghi portoghesi e tedeschi hanno identificato la proteina prionica cellulare (PrPC) quale mediatore chiave dell’alterazione sinaptica indotta da α-sinucleina.

 (Ferreira D. G., et al. α-synuclein interacts with PrPC to induce cognitive impairment through mGluR5 e NMDAR2B. Nature Neuroscience Epub ahead of print doi:10.1038/nn.4648, 2017).

La provenienza degli autori è la seguente: Institute of Molecular Medicine, Faculty of Medicine, University of Lisbon, Lisbon (Portogallo); Department of Experimental Neurodegeneration, University Medical Center Gӧttingen, Gӧttingen (Germania); Department of Pharmacology and Therapeutics, Faculty of Medicine, University of Porto, Porto (Portogallo); CEDOC, Chronic Diseases Research Center, NOVA Medical School, Faculty of Medical Sciences, NOVA University of Lisbon, Lisbon (Portogallo); Max Planck Institute for Experimental Medicine, Gӧttingen (Germania); Department of Neurology, University Medical Center Gӧttingen, Gӧttingen and German Center for Neurodegenerative Diseases, Gӧttingen (Germania).

Come è noto, la scoperta del prione o proteina prionica è legata all’individuazione della causa delle encefalopatie spongiformi subacute animali, incluse lo scrapie della pecora e l’encefalopatia spongiforme bovina, e delle encefalopatie neurodegenerative trasmissibili umane[2] (cosiddette “demenze trasmissibili”), quali il kuru, la malattia di Creutzfeldt-Jacob (CJD) e la malattia di Gertsmann-Strӓussler-Skeinker (GSS), e infine l’insonnia familiare fatale (FFI). Una lunga e intensa stagione di ricerca si concluse con l’identificazione da parte di Prusiner e collaboratori (1982) di una sialoglicoproteina che fu battezzata prion (da proteinaceous infectious particle) e definita “piccola particella infettiva proteinacea che resiste all’inattivazione da parte di procedure che modificano gli acidi nucleici”[3]. Stabilito che le malattie da prioni implicano la conversione di una forma fisiologica cellulare della proteina, ossia PrPC, nella forma trasmissibile PrPSc, è cominciata la ricerca, che attualmente prosegue, sulle funzioni di PrPC.

Il prione è una molecola altamente conservata nel corso dell’evoluzione, identificata in uccelli, pesci, anfibi, marsupiali, oltre che in tutti i mammiferi studiati, e perciò verosimilmente presente in tutti i vertebrati. PrPC si esprime nelle fasi precoci dell’embriogenesi e si rinviene nella maggior parte dei tessuti dell’adulto, con i massimi livelli di espressione nel sistema nervoso centrale, ed una ampia espressione anche nelle cellule del sistema immunitario. Poiché PrPC è una glicoproteina della superficie cellulare GPI-ancorata, si ritiene che possa avere ruoli nell’adesione cellulare e in processi di segnalazione.

Tempo fa, fece scalpore l’identificazione di un ruolo di PrPC nei meccanismi molecolari della memoria da parte di ricercatori del laboratorio di Eric Kandel, ma attualmente si è accumulata una mole notevole di dati che prova la partecipazione del prione cellulare a numerose attività della cellula, dall’interazione con proteine apoptotiche per la sopravvivenza cellulare ad interventi nel metabolismo e nel trasporto di rame e zinco; ciascuno di questi ipotetici ruoli necessita ancora di una precisa definizione.

Outeiro, Ferreira e colleghi, come si diceva, hanno identificato la proteina prionica cellulare (PrPC) quale mediatore chiave dell’alterazione sinaptica indotta da α-sinucleina e ritenuta responsabile della disfunzione che riduce l’efficienza dei processi cognitivi. In particolare, gli esperimenti hanno evidenziato che l’alterazione del potenziamento a lungo termine (LTP) indotto da α-sinucleina era bloccato nei topi Prnp null e neutralizzata dal blocco di PrPC.

I ricercatori hanno rilevato che gli oligomeri extracellulari di α-sinucleina formavano uno speciale complesso molecolare con PrPC che induceva la fosforilazione della Fyn chinasi attraverso i recettori metabotropici del glutammato mGluR5, l’impegno da parte dell’α-sinucleina di PrPC e di recettori NMDA attivati daFyn, e un’alterata omeostasi del Ca2+.

In un topo transgenico per l’α-sinucleina, il blocco della fosforilazione dei recettori del glutammato NMDA evocato dai recettori mGluR5 eliminava il deficit della funzione sinaptica e della cognizione, fornendo supporto all’ipotesi che un meccanismo mediato da recettore, indipendente dalla formazione del poro e dall’attraversamento della membrana, è sufficiente ad innescare il danno sinaptico precoce indotto da α-sinucleina extracellulare.

 

L’autore 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”).

 

Roberto Colonna

BM&L-30 settembre 2017

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

_____________________________________________________________________________________________________________________

 

La Società Nazionale di Neuroscienze BM&L-Italia, affiliata alla International Society of Neuroscience, è registrata presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio Firenze 1, in data 16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica e culturale non-profit.

 

 

 

 

 

 

 

 



[1] Note e Notizie 28-01-17 Notule. (V. Seong Su Kang, et al. PNAS USA - Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.1618627114, 2017).

[2] Si ricorda, di passaggio, che le malattie da prioni sono uniche in biologia e patologia, in quanto si manifestano come sporadiche, genetiche ed infettive.

[3] Prusiner S. B., Novel proteinaceous infectious particles cause scrapie. Science 216 (4542): 136-144, 1982.