Astrociti aberranti e paralisi nella SLA

                                                                                                                                           

 

NICOLE CARDON

 

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno IX - 29 ottobre 2011.

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 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.

 

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

La sclerosi laterale amiotrofica (SLA), descritta per la prima volta dal neurologo francese Jean-Martin Charcot nel 1869, è la forma più comune di malattia del motoneurone dell’età adulta, che insorge in un’epoca che va dalla quarta alla sesta decade di vita, in genere portando a morte nel giro di pochi anni dalla comparsa di sintomi quali debolezza ingravescente degli arti, atrofia muscolare e spasticità. La SLA si considera una malattia neurodegenerativa ad evoluzione paralitica che può essere indotta da mutazioni dell’enzima Cu2+-Zn2+ superossido dismutasi 1 (SOD1).

L’atrofia e la paralisi muscolare sono la conseguenza della degenerazione dei motoneuroni del midollo spinale e del tronco encefalico, la cui distruzione priva di tono, trofismo e riflessi i muscoli, compromettendo progressivamente le facoltà motorie degli arti, la fonoarticolazione e la respirazione. La spasticità, che complica ed aggrava il quadro, è conseguenza della perdita dei neuroni motori della corteccia cerebrale. Infatti, il processo patologico interessa sia i motoneuroni superiori, sia quelli inferiori del sistema nervoso centrale, evolvendo attraverso una serie di stadi che influenzano la dimensione, la forma, il contenuto, il metabolismo e la fisiologia di queste cellule.

Una delle prime osservazioni di patologia cellulare, che orientarono gli studi verso alterazioni del trasporto assonico, fu il rilievo di un rigonfiamento del segmento prossimale dell’assone, associato a neurofilamenti male orientati. Le anomalie cellulari e molecolari attualmente note sono numerose ed includono cromatolisi, inclusioni ed aggregati proteici spesso ubiquitinati (Ince, 2000). Nelle fasi seguenti i neuroni possono andare incontro ad atrofia e si rendono evidenti segni legati alla degenerazione walleriana degli assoni; con l’avanzare del processo patologico si riscontrano elementi caratteristici dell’apoptosi (Martin et al., 2005). Negli ultimi stadi della malattia si riduce il numero dei motoneuroni nelle formazioni grigie del midollo spinale, nei nuclei del tronco encefalico e nella corteccia motoria, con conseguente assottigliamento dei fasci corticospinali.

Il 90-95% del totale degli affetti da SLA è rappresentato da casi sporadici; il rimanente da forme familiari. Molti progressi sono stati compiuti nella conoscenza eziologica delle forme ereditarie, individuando specifici mutanti per almeno quattro forme: ALS1, associata a SOD1 (Bruijn et al., 2004; Bruijn et al., 1998; Bowling et al., 1995; Borchelt et al., 1994; Rosen et al., 1993), ALS2 alla alsina (Yamanaka et al., 2003; Hadano et al., 2001; Yang et al., 2001), ALS4 alla senataxina (Chen et al., 2004; Moreira et al., 2004), e un’ultima forma è stata messa in relazione con una mutazione nel gene per una subunità della dinactina (Valee et al., 2004; Puls et al., 2003)[1].

L’eccito-tossicità è stata studiata come causa del danno nella SLA: il 60-70% dei casi non familiari presenta una riduzione del 30-95% del trasportatore astrogliale del glutammato EAAT2 (detto anche GLT-1) nella corteccia motoria e nel midollo spinale (Cleveland e Rothstein, 2001). La riduzione di attività di questa importante proteina trasportatrice aumenta la concentrazione extracellulare di glutammato e, conseguentemente, la probabilità di una sua azione tossica mediata dal legame con i recettori extrasinaptici[2].

Attualmente si ritiene che i due principali contrassegni patologici della SLA siano la perdita dei motoneuroni e l’astrocitosi reattiva. Gli astrociti disfunzionali contribuiscono alla patogenesi della malattia, inducendo il danno dei motoneuroni e accelerando la progressione clinica. Non è però noto se la progressione della SLA è associata con l’apparire di uno specifico fenotipo astrocitario con potenziale neurotossico. Pablo Diaz-Amarilla e collaboratori hanno isolato da colture primarie di midollo spinale di ratti sintomatici per la SLA un nuovo tipo cellulare, costituito da un astrocita con elementi fenotipici aberranti. I roditori impiegati appartengono ad un ceppo transgenico creato nel 2002 come organismo-modello di SLA, esprimente una forma mutante di SOD1 che è stata associata alla malattia del motoneurone e ne causa la perdita. Gli astrociti dal fenotipo aberrante esibiscono un pattern di markers distintivo, proliferano più rapidamente degli astrociti neonatali e sono eccezionalmente tossici per la crescita dei neuroni motori in vitro (Diaz-Amarilla P., et al. Phenotypically aberrant astrocytes that promote motoneuron damage in a model of inherited amyotrophic lateral sclerosis. Proceedings of the National Academy of Science USA [Epub ahead of print doi:10.1073/pnas.1110689108], 2011).

Gli autori dello studio provengono dall’Istituto di Investigazioni Biologiche Clemente Estable di Montevideo (Uruguay), dall’Istituto Pasteur di Montevideo (Uruguay), dalla Facoltà di Medicina dell’Università della Repubblica di Montevideo (Uruguay), dal Dipartimento di Biochimica e Biofisica e dall’Istituto Linus Pauling dell’Università dello Stato dell’Oregon a Corvallis (USA).

I ricercatori sono riusciti ad isolare gli astrociti con fenotipo aberrante, che hanno denominato “cellule AbA”, dal ceppo di ratti citato, che presenta la mutazione SOD1G93A. L’isolamento si è basato sulla marcata capacità proliferativa e la mancanza di senescenza replicativa che ha consentito un’espansione cellulare oligoclonale per un anno.

È importante notare che le cellule AbA presentavano i comuni markers degli astrociti, inclusa la proteina acida della glia fibrillare, la proteina S100β, la glutammina sintetasi e la connessina 43, ma mancavano del trasportatore del glutammato 1 e della glicoproteina NG2, marker dei progenitori gliali.

La sperimentazione ha messo in rilievo una straordinaria proprietà delle cellule isolate: gli astrociti neonatali SOD1G93A sono in grado di indurre la morte dei neuroni motori, ma le cellule AbA secernevano fattori solubili in grado di determinare la morte dei motoneuroni con una potenza 10 volte maggiore.

Il prosieguo dello studio ha consentito ai ricercatori di identificare presso i motoneuroni delle cellule AbA-simili, ossia elementi astrocitari aberranti esprimenti  S100β e connessina 43 ma mancanti di NG2; il numero di tali elementi gliali patologici presentava un picco di crescita numerica subito dopo l’inizio delle manifestazioni sintomatiche della SLA.

Sulla base di questi elementi si può concludere che le cellule AbA sembrano costituire una popolazione finora sconosciuta di astrociti che nasce e si sviluppa durante la progressione della SLA con una capacità neurotossica e proliferativa che non ha precedenti e che potrebbe spiegare la rapida evoluzione di questa terribile malattia nell’uomo. Se i risultati di questo studio troveranno conferma, la sperimentazione volta allo sviluppo di farmaci in grado di distruggere selettivamente le cellule AbA potrebbe fornire uno strumento efficace per rallentare l’inesorabile evoluzione di questa gravissima malattia neurodegenerativa.

 

L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle recensioni di lavori di argomento connesso che compaiono nelle “Note e Notizie” (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA” del sito).

 

Nicole Cardon

BM&L-29 ottobre 2011

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

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[1] Si veda, per una introduzione più completa e dettagliata allo studio della SLA: “Note e Notizie 05-05-07 SLA, la malattia di Nuvoli, Welby e Coscioni” e i numerosi scritti che trattano della SLA che possono essere trovati impiegando il motore di ricerca interno nella pagina “CERCA” del sito.

[2] Si veda in proposito: Note e Notizie 14-04-07 La vita e la morte dipendono dalla sede degli NMDA attivati. Per richiedere i riferimenti bibliografici completi delle citazioni in parentesi, inviare un’e-mail indirizzata a brain@brainmindlife.org.