Apo E4 causa alterazioni dei neuroni GABA che inducono deficit di memoria e apprendimento

 

 

DIANE RICHMOND

 

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno VIII - 23 ottobre 2010.

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

 

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

L’apolipoproteina E4 è considerata il maggior fattore di rischio conosciuto per la malattia di Alzheimer. Un ruolo nella patogenesi della più grave demenza neurodegenerativa di una particolare forma genetica dell’apolipoproteina, nota per essere implicata in disturbi dislipidemici e quadri connessi con l’invecchiamento cerebrale, è stato a lungo negato dai maggiori studiosi del campo, quali Dennis Selkoe, caposcuola ad Harvard della teoria della β-amiloide, e Rudolph Tanzi, genetista a lungo dedicatosi allo studio delle alterazioni della proteina tau. Ma l’interesse per questo fattore di rischio è rimasto vivo grazie soprattutto agli studi di Allen Roses e della sua scuola, che hanno indotto molti altri ricercatori a studiare questa proteina. Ora, Yaisa Andrews-Zwilling e collaboratori del Gladston Institute of Neurological Disease e dei Dipartimenti di Patologia e Neurologia dell’Università della California a San Francisco, hanno accertato che apoE4, causando patologia della proteina tau, determina la perdita di interneuroni gabaergici dell’ilo del giro dentato con conseguente deficit di memoria ed apprendimento nei topi (Andrews-Zwilling Y., et al. Apolipoprotein E (apoE) Causes Age- and Tau-Dependent Impairment of GABAergic Interneurons, Leading to Learning and Memory Deficits in Mice. The Journal of Neuroscience 30 (41), 13707-13717, 2010).

L’apolipoproteina E (apoE) è secreta dagli astrociti ed è la più importante apolipoproteina del sistema nervoso centrale; nelle colture astrocitarie appare nel medium sotto forma di particelle ricche di colesterolo di dimensioni simili a quelle di HDL che si vedono alla periferia (5-12 nm).Si ritiene che ogni particella discoidale, costituita da un bilayer fosfolipidico, sia circondata da quattro molecole di apoE avvolte intorno alla circonferenza con l’asse delle strutture ad elica perpendicolare all’asse maggiore dei fosfolipidi, in modo da formare una sorta di cintura.

L’apoE è implicata nel trasporto dei lipidi e del colesterolo e, nell’uomo, il possesso dell’allele ε4 costituisce un fattore di rischio molto elevato per lo sviluppo della malattia di Alzheimer: gli omozigoti per ε4, rispetto a coloro che hanno le varianti alleliche ε2 ed ε3, presentano un rischio 12 volte maggiore di sviluppare la malattia neurodegenerativa.

Andrews-Zwilling e colleghi hanno comparato topi knock-in (KI) esprimenti apoE4 con topi esprimenti apoE3: i roditori con la forma ad alto rischio della proteina, nell’età avanzata, facevano riscontrare una perdita notevolmente maggiore di interneuroni GABA-ergici nell’ilo del giro dentato dell’ippocampo, area di cruciale importanza per memoria ed apprendimento. Questo decremento presentava una stretta correlazione e precedeva temporalmente la perdita di prestazione nelle prove di memoria spaziale. I ricercatori hanno poi verificato che i risultati delle prove potevano essere riportati a buoni livelli impiegando una molecola potenziatrice della neurotrasmissione inibitoria dell’acido γ-aminobutirrico ma non in grado di determinare effetti sulla sopravvivenza degli interneuroni.

In particolare, gli esperimenti sono stati condotti su femmine di topo apoE4 KI nelle quali è risultato evidente che la perdita dipendente dall’invecchiamento degli interneuroni GABA-ergici nell’area dell’ilo del giro dentato era proporzionale al deficit prestazionale rilevato al Morris water maze, nelle prove standard di valutazione comportamentale di abilità spaziali fondate su apprendimento e memoria. La riprova, summenzionata, della dipendenza dell’esito dalla perdita degli interneuroni a GABA, è stata effettuata iniettando il GABAA agonista pentobarbital alla dose di 20 mg/kg per 4 settimane, con il sostanziale ripristino di prestazioni normali.

Sono poi stati condotti esperimenti con topi transgenici per il frammento neurotossico di apoE4 (apoE4 fragment transgenic mice), rilevando una più marcata e precoce perdita degli interneuroni e, parallelamente, delle funzioni cognitive. La neurodegenerazione e la tauopatia in questi topi si verificava molto precocemente nelle cellule inibitorie GABA-ergiche dell’ilo del giro dentato, ma l’eliminazione della proteina tau endogena era in grado di prevenire sia la perdita neuronica che i deficit di memoria e apprendimento; tale effetto era precluso dalla somministrazione dell’antagonista recettoriale dei GABAA picrotossina, mentre il pentobarbital compensava i difetti di apprendimento in presenza della tau endogena.

In conclusione, i risultati sperimentali indicano che apoE4 causa alterazioni dipendenti dall’età e dalla proteina tau negli interneuroni GABA-ergici dell’ilo del giro dentato, con conseguente accelerazione della morte cellulare e sviluppo di deficit di memoria e apprendimento. Conseguentemente, Andrews-Zwilling e colleghi propongono come strategia per prevenire o trattare la malattia di Alzheimer correlata ad apoE4, il rinforzo della segnalazione GABA-ergica e la riduzione della proteina tau.

 

L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Floriani per la correzione della bozza ed invita alla lettura delle recensioni dei lavori di argomento connesso che compaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE”.

 

Diane Richmond

BM&L- 23 ottobre 2010

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

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