Vari sintomi di demielinizzazione sono causati da squilibrio di conduttanza ionica

 

 

NICOLE CARDON

 

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno VIII - 11 dicembre 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’integrità della mielina, di fondamentale importanza per la funzione nervosa di trasmissione degli impulsi, dipende dal normale funzionamento delle cellule che la formano e degli assoni che ne sono rivestiti[1]. Le condizioni che portano a morte il neurone, causano la degenerazione conseguente della cellula nervosa e di quella che costituisce il rivestimento, ossia l’oligodendrocita nel sistema nervoso centrale e la cellula di Schwann nel sistema nervoso periferico. L’alterazione e la perdita del rivestimento degli assoni possono derivare da numerose cause quali i difetti genetici, l’autoimmunità, le infezioni virali, la malnutrizione, i traumi meccanici e gli agenti tossici che interessano la mielina, le cellule formanti mielina o i neuroni i cui assoni sono provvisti di guaina.

In tutti i mammiferi, la conduzione veloce dei potenziali d’azione si deve all’isolamento mielinico e la demielinizzazione può causare il rallentamento, il blocco, la desincronizzazione e, paradossalmente, un eccesso di picchi di scarica, ossia un complesso di alterazioni elettriche dalle quali derivano i sintomi descritti nei singoli quadri patologici. La varietà e la temporizzazione di tali sintomi, che spesso appaiono intermittenti e non correlati con la fase di progressione della malattia, non sono bene comprese, per questo Jay S. Coggan e i suoi colleghi dell’Howard Hughes Medical Institute, The Salk Institute for Biological Studies, La Jolla, hanno condotto un interessante studio che ha individuato nello squilibrio della conduttanza del sodio un processo comune a molte manifestazioni cliniche (Coggan J. S., et al. (INAUGURAL ARTICLE) - Imbalance of ionic conductances contributes to diverse symptoms of demyelination. PNAS USA 107 (48), 20602-20609, 2010).

Come è noto, i difetti mielinici possono derivare da un’insufficiente produzione durante lo sviluppo o dalla perdita dopo la formazione: nel primo caso si parla di ipomielinizzazione o dismielinizzazione, nel secondo caso di demielinizzazione, da cui la definizione malattie demielinizzanti[2]. In questa seconda categoria si distingue la demielinizzazione primaria, caratterizzata da un danno precoce del rivestimento con assoni conservati, da quella secondaria, in cui l’involucro isolante è interessato solo come conseguenza del danno del neurone e degli assoni[3]. E’ importante ricordare che molti dei cambiamenti biochimici e delle alterazioni funzionali derivanti dai difetti della mielina sono simili, indipendentemente dall’eziologia.

I ricercatori del Salk Institute hanno riprodotto gli effetti della demielinizzazione e del rimodellamento secondario sull’eccitabilità intrinseca degli assoni, impiegando i modelli Hodgkin-Huxley[4] e Morris Lecar ridotto.

Le simulazioni e l’analisi dei risultati hanno suggerito una spiegazione semplice per una vasta gamma di sintomi comunemente associati al danno mielinico: la ratio della conduttanza del sodio, g(Na)/g(L), agiva come un commutatore a 4 vie per il controllo dei patterns di eccitabilità che comprendevano 1) assenza di picchi[5]; 2) trasmissione a singolo picco; 3) scarica postuma; 4) picchi di attività spontanea.

L’assenza di picchi si verificava quando la ratio cadeva al di sotto di un valore soglia. La scarica postuma aveva luogo per g(Na)/g(L) appena al di sotto della soglia per l’attività spontanea e richiedeva una corrente lenta in direzione endocellulare che consentiva due stati attrattori stabili: a) stato di quiescenza e b) stato con picchi a ripetizione. Un neurone tendente alla scarica postuma potrebbe funzionare normalmente, a meno che non sia mutato nel suo stato attrattore “patologico”; così, sebbene la patologia sottostante possa svilupparsi lentamente con variazioni continue della conduttanza di membrana, si può verificare una discontinuità nell’eccitabilità dell’assone, causando sintomi parossistici.

Coggan e i suoi collaboratori concludono che i sintomi positivi, tonici e parossistici, tanto quanto i sintomi negativi, possono essere la conseguenza di gradi variabili di squilibrio fra g(Na) e g(L), indotto dalla demielinizzazione. La famiglia KCNK dei canali g(L) del potassio potrebbe divenire un importante obiettivo per nuovi farmaci rivolti al trattamento della sintomatologia delle malattie demielinizzanti.

 

L’autrice della nota ringrazia il professor Perrella, Presidente della Società Nazionale di Neuroscienze, con il quale ha discusso l’argomento trattato, ed invita alla lettura delle recensioni di lavori originali di argomento connesso nella sezione “NOTE E NOTIZIE”.

 

                                                                                                                            Nicole Cardon

BM&L- 11 dicembre 2010

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

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[1]Un intenso transito bidirezionale di molecole fra assone e mielina è interpretato come un serrato scambio di informazioni necessario all’equilibrio biochimico-metabolico ed alla fisiologia di entrambe le strutture.

[2] La più comune delle malattie demielinizzanti del sistema nervoso centrale umano è la sclerosi multipla.

[3] Si nota che nella neuropatologia di base, a differenza della clinica neurologica, si adotta una classificazione così strutturata: 1) malattie acquisite di tipo allergico e infettivo; 2) disturbi genetici; 3) disturbi tossici e nutrizionali; 4) disturbi primariamente interessanti i neuroni con interessamento secondario della mielina.

[4] Il modello di Hodgkin-Huxley è il primo modello matematico di depolarizzazione della membrana cellulare. Ricordiamo che al lavoro pionieristico di Alan Lloyd Hodgkin ed Andrew Fielding Huxley negli anni Cinquanta si deve la scoperta che la fase di ripolarizzazione della membrana neuronica nel corso del potenziale d’azione avviene mediante il deflusso di ioni K+, attraverso canali la cui apertura segue con una sfasatura di 2 μs la depolarizzazione della membrana; canali voltaggio-dipendenti, ma non rapidi come i KA e perciò detti Kvdr (da voltage delayed response). Nel 1963 Alan Hodgkin ed Andrew Huxley furono insigniti del Premio Nobel per la Medicina con il grande studioso delle sinapsi Sir John Eccles.

[5] Per picco si intende il potenziale a punta che corrisponde al diagramma di inversione della polarizzazione durante il potenziale d’azione.