Triplette della malattia di Huntington in SLA e demenza frontotemporale

 

 

ROBERTO COLONNA & DIANE RICHMOND

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XVII – 05 dicembre 2020.

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]

 

Lo studio della malattia di Huntington, detta in passato corea di Huntington, fornisce da anni dati e nozioni utili alla comprensione della fisiopatologia di altre malattie neurodegenerative. La malattia coreica, che fu descritta per la prima volta nel 1872 come disturbo ipercinetico ereditario dal medico di Pomeroy (Ohio) George Huntington in una famiglia di Long Island[1], è una grave patologia neurodegenerativa e cerebroatrofica ad andamento progressivo da espansione di triplette nucleotidiche ripetute (CAG = glutammina) nel gene della proteina huntingtina, che forma aggregati nucleari prevalenti nei neuroni dello striato e della corteccia. In alcune osservazioni sono stati rilevati aggregati della proteina mutata in sezioni sottili di tessuto cerebrale prelevato post-mortem in pazienti affetti da demenza dovuta ad altre patologie neurodegenerative.

Da quando si è scoperto lo stretto rapporto genetico fra forme della sclerosi laterale amiotrofica (SLA o ALS, nell’acronimo inglese) e degenerazione frontotemporale o demenza frontotemporale (FTD), si indagano i possibili e problematici meccanismi patologici comuni, stante la forte caratterizzazione patogenetica della SLA come malattia del motoneurone che, di fatto, porta alla perdita in modo selettivo, anche se non esclusivo, di neuroni motori inferiori (spinali e troncoencefalici) e superiori (corticali), conservando l’intelligenza, in contrapposizione con la distruzione lobare nella FTD associata a demenza.

Ramita Dewan e numerosissimi colleghi hanno indagato il possibile ruolo dell’espansione abnorme di triplette ripetute nella patogenesi della FTD e della SLA conducendo un’analisi sequenziale dell’intero genoma su 2.442 pazienti affetti da FTD/SLA, 2.599 affetti da demenza a corpi di Lewy (LBD) e 3.158 soggetti neurologicamente sani.

(Dewan R., et al. Pathogenic Huntingtin Repeat Expansions in Patients with Frontotemporal Dementia and Amyotrophic Lateral Sclerosis. Neuron - Epub ahead of print doi: 10.1016/j.neuron.2020.11.005, 2020).

Si menziona solo una parte dei principali istituti di provenienza degli autori, perché l’indicazione integrale occuperebbe più di un’intera pagina: Neuromuscular Diseases Research Section, Laboratory of Neurogenetics, National Institute on Aging, NIH, Bethesda, MD (USA); Computational Biology Group, Laboratory of Neurogenetics, National Institute on Aging, NIH, Bethesda, MD (USA); Department of Pathology and Cell Biology, Columbia University, Irvin Medical Center, New York, New York (USA); Fondazione IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta, Milano (Italia); IRCCS Istituto Centro San Giovanni di Dio Fatebenefratelli, Brescia (Italia); Department of Pathology and Laboratory Medicine Boston, University School of Medicine, Boston MA (USA); Division of Clinical Sciences Helsingborg, Department of Clinical Sciences Lund, Lund University, Lund (Svezia); Neurodegenerative Diseases Research Unit, Laboratory of Neurogenetics, National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), NIH, Bethesda, MD (USA); Clinical Pharmacology, William Harvey Research Institute, School of Medicine and Dentistry, Queen Mary University of London, London (Regno Unito); Department od Neurology, Emory University School of Medicine, Atlanta, Georgia (USA).

Si riporta, qui di seguito, un brano sulla patologia da huntingtina mutata, che aiuta a comprendere la portata della coesistenza con le alterazioni di FTD/SLA:

Le malattie causate dall’eccessiva espansione in un gene della ripetizione della tripletta nucleotidica CAG specificante la glutammina sono nove: la malattia di Huntington, l’atrofia muscolare spinale e bulbare (SBMA), l’atrofia dento-rubrale che interessa anche il pallido e il nucleo subtalamico o corpo di Luys (DRPLA) e sei forme di atassia spino-cerebellare (SCA1, 2, 3, 6, 7 e 17).

La malattia di Huntington (o corea di Huntington), descritta come una sindrome ipercinetica ereditaria caratterizzata da movimenti aritmici involontari che ricordano la danza (corea) è una patologia neurodegenerativa ad andamento progressivo che interessa prevalentemente i neuroni dello striato, dove causa lesioni molto tempo prima dell’esordio clinico, e successivamente si estende al talamo, al tronco encefalico e alla corteccia, dove nel corso degli anni determina un’atrofia che, insieme con quella sottocorticale, configura una riduzione volumetrica dell’encefalo fra le più gravi osservabili allo studio autoptico. L’evoluzione neurologica può essere così sintetizzata: “Inizialmente si manifesta con fenomeni focali, ma progressivamente si estende ad un numero sempre maggiore di distretti corporei, fino alla sua completa espressione che si verifica entro i 10 anni dai primi sintomi. Da questa fase in poi, si inverte la natura delle manifestazioni con la comparsa di bradicinesia e rigidità che ricordano la sintomatologia parkinsoniana. Gli aspetti clinici di interesse psichiatrico, che vanno da sindromi depressive a disturbi del comportamento, in genere si accompagnano a difetti cognitivo-strumentali o propriamente intellettivi, in una fase in cui il danno degenerativo non si è ancora sviluppato[2].

Come è noto, si tratta di una malattia genetica trasmessa con modalità autosomica dominante e originata da una mutazione di un gene altamente conservato, sito sul braccio corto del cromosoma 4 (4q16) e codificante l’huntingtina (htt), una proteina nucleare e citosolica associata ai microtubuli e alle vescicole sinaptiche, ma espressa anche in tessuti non neuronici. Sebbene ancora non sia stata definita con certezza una funzione per l’htt, molte evidenze suggeriscono ruoli nello sviluppo, nel trasporto assonico e in processi che controbilanciano l’apoptosi. L’alterazione genica dell’htt consiste nell’espansione di triplette CAG, con la conseguenza di una sequenza di poliglutammina (poliQ) nel prodotto genico[3]. La lunghezza del tratto poliQ è rilevante: l’età di manifestazione della malattia è inversamente proporzionale alla lunghezza del tratto poliQ, che tende a crescere ad ogni generazione, accompagnandosi ad un inizio clinico sempre più precoce, secondo un noto fenomeno detto “anticipazione”.

In generale, dopo la sua sintesi ribosomiale, la proteina assume una conformazione tridimensionale che le consente di portare i suoi gruppi funzionali in stretta vicinanza e di formare appropriate interazioni proteina-proteina. Quando il tratto poliQ eccede una certa lunghezza, compromette i processi che consentono il corretto ripiegamento della struttura terziaria che conferisce la conformazione spaziale fisiologica, dando luogo ad una forma aberrante. In tale assetto (misfolded conformer) le catene polipeptidiche resistono alla degradazione necessaria al turnover fisiologico, accumulandosi nella cellula ed aggregandosi in forme visibili mediante microscopia ottica. In effetti, l’huntingtina mutata, come le altre proteine con lunghi tratti poli-Q, esiste in monomeri, oligomeri e proto-fibrille. Un lungo iter sperimentale ancora in corso ha cercato di stabilire quali specie proteiche mal-conformate siano direttamente responsabili dell’innesco degli eventi che portano a morte i neuroni; il maggior supporto di prove sperimentali è stato fornito per la patogenicità delle forme solubili. Sui meccanismi molecolari della neurodegenerazione si è accumulato un copioso ed interessante materiale sperimentale per il quale si rimanda ai manuali e alle rassegne più recenti. Qui si ricorda che, sebbene i meccanismi molecolari della tossicità innescata dall’huntingtina con un’espansione di poliglutammina siano ancora oggetto di intensi studi, è noto da anni che la riduzione della proteina mutante nei neuroni affetti è in grado di abbattere i processi responsabili del danno, perciò sono stati sperimentati oligonucleotidi antisenso che catalizzano la degradazione dell’mRNA della proteina patologica, con un certo successo in modelli sperimentali della malattia[4][5].

Torniamo ora allo studio policentrico qui recensito con una sintesi dei contenuti.

Espansioni di triplette CAG con valore patogenetico, in un intervallo di 40-64 ripetizioni di CAG nell’huntingtina, sono state trovate in 3 pazienti (0,12%) diagnosticati di sindromi FTD/ALS, ma in nessuno dei pazienti affetti da LBD e, come ci si attendeva, in nessuna delle persone neurologicamente sane fungenti da gruppo di controllo.

I ricercatori hanno poi replicato l’indagine in un’ampia rassegna indipendente, costituita da 3.674 pazienti affetti da FTD/ALS.

La valutazione post-mortem di due pazienti ha rivelato la classica patologia TDP-43 della FTD/ALS, così come la positività ad huntingtina e ubiquitina di aggregati nei neuroni della corteccia frontale. L’atrofia del neostriato che patologicamente definisce la malattia di Huntington era assente in entrambi i casi.

Concludendo, i rilievi effettuati dagli autori dello studio, per il cui dettaglio si rimanda al testo integrale del lavoro, indicano una relazione eziologica tra l’espansione di ripetizioni in HTT e le manifestazioni clinico-patologiche della demenza lobare frontotemporale e della sclerosi laterale amiotrofica, e suggeriscono lo screening genetico per l’espansione di triplette nel gene dell’huntingtina in tutti i pazienti diagnosticati di SLA o FTD.

 

Gli autori della nota ringraziano la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invitano 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 & Diane Richmond

BM&L-05 dicembre 2020

www.brainmindlife.org

 

 

 

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[1] La sintetica relazione letta da Huntington davanti alla Meigs and Mason Academy of Medicine e pubblicata nello stesso anno (1872) su Medical and Surgical Reporter di Filadelfia, consiste nelle osservazioni cliniche che suo padre e suo nonno, medici di East Hampton (Long Island), avevano annotato negli anni su una famiglia di loro pazienti.

[2] Note e Notizie 04-06-11 Come nella malattia di Huntington si altera la codifica della memoria procedurale.

[3] Ripreso da Note e Notizie 14-01-12 Nella malattia di Huntington ruolo causale per poliQ-htt non aggregata. La proteina mutata, oltre a tendere alla formazione di aggregati proteolisi-resistenti, sembra accrescere l’espressione di fattori pro-apoptotici, quali la caspasi-1 e la caspasi-3 attivata. L’huntingtina mutata può inficiare la funzione dei proteasomi e portare a de-regolazione trascrizionale, con cambiamenti nell’attivazione di proteine associate, quali l’HAP1 e le HIP, che a loro volta possono alterare le vie di trasporto cellulare, l’omeostasi del Ca2+ ed altri processi.

[4] Cfr. Note e Notizie 30-06-12 Malattia di Huntington guarita sperimentalmente.

[5] Note e Notizie 25-11-17 Una modifica post-traduzionale fa sperare per la malattia di Huntington.