La γ-secretasi lega colesterolo e danno sinaptico nella malattia di Alzheimer

 

 

ROBERTO COLONNA

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XX – 28 ottobre 2023.

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]

 

Nel 2003 la nostra società scientifica, attraverso il suo corso sulle sinapsi, ha fatto conoscere ai ricercatori italiani Thomas Südhof, i suoi studi di sinaptologia e la sua ricerca sul controllo della trasmissione sinaptica da parte del Ca2+; Nel 2013 Südhof ha ricevuto il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina per gli studi sul traffico delle vescicole sinaptiche, e attualmente è docente della Stanford University presso la Scuola di Medicina, Neurologia, Psichiatria e Scienze del Comportamento. La sua scelta di occuparsi dei numerosi problemi di biologia molecolare della patologia alzheimeriana direttamente o indirettamente connessi con le cause e le conseguenze delle alterazioni della neurotrasmissione, è stata salutata con entusiasmo dai ricercatori impegnati in questo campo di studi.

La disfunzione sinaptica è presente sia nelle forme familiari sia in quelle sporadiche di malattia di Alzheimer; dunque, comprenderne ogni aspetto è di cruciale importanza in questa fase degli studi. Thomas Südhof e Sofia Essayan-Perez hanno concentrato la loro attenzione sulla γ-secretasi e mostrano come questo enzima regoli il metabolismo lipidico, collegando il colesterolo alla disfunzione sinaptica nella malattia di Alzheimer.

(Sofia Essayan-Perez & Thomas C. Südhof, Neuronal γ-secretase regulates lipid metabolism, linking cholesterol to synaptic dysfunction in Alzheimer’s disease. Neuron 111 (20): 3176-3194, October 18, 2023).

La provenienza degli autori è la seguente: Department of Molecular and Cellular Physiology, Stanford University School of Medicine, Stanford, California (USA); Howard Hughes Medical Institute, Stanford University School of Medicine, Stanford, California (USA).

La γ-secretasi è una proteasi intramembranaria, che fu così denominata perché scinde i frammenti C-terminali (CTF) del precursore dei peptidi β-amiloidi (proteina APP) al suo gamma-sito intramembrana, dopo che la APP è stata sottoposta all’azione dell’α-secretasi o della β-secretasi. La scissione da parte della γ-secretasi dei CTF dalla APP genera i peptidi secreti βA e p3, oltre a un dominio intracellulare dell’APP che può agire sulla regolazione trascrizionale. È nota l’importanza della γ-secretasi nella patogenesi della malattia di Alzheimer: i peptidi beta-amiloidi di 42-43 aminoacidi formano oligomeri solubili neurotossici, che si accumulano contribuendo a formare le caratteristiche placche amiloidi del cervello alzheimeriano. Per inciso, si ricorda che le placche amiloidi sono presenti anche in alcuni individui cognitivamente normali, fatto che ha provocato una lunga disputa sull’effettivo ruolo dei peptidi amiloidogenici nella patogenesi della neurodegenerazione.

Le mutazioni puntiformi nei geni APP, PSEN1 e PSEN2[1] alterano la produzione del peptide βA e causano forme familiari della malattia di Alzheimer, fornendo ulteriori evidenze di uno stretto rapporto della secretasi con la patogenesi della più grave e frequente demenza neurodegenerativa.

ApoE4, un’apolipoproteina per il trasporto del colesterolo, predispone allo sviluppo di una forma sporadica della malattia di Alzheimer. Sia le forme familiari sia quelle sporadiche – come si è già accennato – presentano disfunzione sinaptica. Se la γ-secretasi è implicata nel metabolismo del colesterolo e se tale partecipazione incide sulla funzione sinaptica, fino allo studio di Südhof non era noto.

I due autori dello studio dimostrano che, nei neuroni umani, la soppressione della γ-secretasi per via farmacologica cronica o per via genetica, accresce il numero delle sinapsi e decresce la trasmissione sinaptica, abbassando la probabilità di rilascio presinaptico senza alterare le arborizzazioni dendritiche e le ramificazioni assoniche.

Cercando di individuare un meccanismo sottostante queste alterazioni sinaptiche, Thomas Südhof e Sofia Essayan-Perez hanno scoperto che la soppressione cronica della γ-secretasi efficacemente abbassa i livelli di colesterolo nei neuroni, ma non nelle cellule della glia, che a loro volta stimolano l’espressione genica dei geni specifici del neurone per la sintesi del colesterolo. La soppressione dei livelli di colesterolo mediante inibitori della HMG-CoA reduttasi (le statine) alterava la funzione sinaptica in un modo simile a quello dovuto all’inibizione della γ-secretasi.

Dunque, per la prima volta si dimostra un meccanismo comune per la disfunzione sinaptica in forme eziopatogeneticamente differenti della malattia di Alzheimer: la γ-secretasi consente la funzione sinaptica mantenendo i livelli di colesterolo, mentre la soppressione cronica della γ-secretasi altera le sinapsi abbassando i livelli di colesterolo.

 

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-28 ottobre 2023

www.brainmindlife.org

 

 

 

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[1] I due geni PSEN1, PSEN2 codificano le due isoforme di presenilina che sono le subunità catalitiche della γ-secretasi.