Aggregati di tau, β-amiloide e sinucleina trasmessi come prioni

                                                                                                                                           

 

LORENZO L. BORGIA

 

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno X – 18 febbraio 2012.

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 rientra negli oggetti di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.

 

 

[Tipologia del testo: AGGIORNAMENTO]

 

Quando fu scoperta la trasmissibilità delle malattie da prioni mediante una particella infettiva proteinacea, la maggior parte della comunità scientifica ritenne di aver acquisito una nuova conoscenza che, in quanto straordinaria eccezione alla regola biologica della trasmissione basata sull’acido nucleico di un microrganismo, sarebbe rimasta una prerogativa esclusiva della proteina prionica (PrP). La scoperta fu così sorprendente che molti ricercatori continuarono a dubitare dei risultati che avevano indotto Prusiner e collaboratori, nel 1982,  a coniare il termine “prione”, per distinguere da virus e viroidi queste molecole capaci di comportarsi come un organismo patogeno, e a darne questa definizione: “Piccole particelle infettive proteinacee che resistono all’inattivazione da parte di procedure che modificano gli acidi nucleici” (Prusiner, Science 216, 136-144, 1982).

Negli anni che seguirono, lo studio accurato delle isoforme cellulari e trasmissibili di prioni animali e umani, ha fugato ogni dubbio sulle proprietà di queste glicoproteine, confermando l’idea di una peculiarità assolutamente unica.

Eppure, studi recenti suggeriscono che nella trasmissibilità delle malattie da prioni può essere implicato un principio più generale. Infatti, si vanno accumulando evidenze sperimentali che alcuni aggregati di polipeptidi non prionici possono essere trasmessi da una cellula a quelle vicine (Cushman, et al. 2010; Frost & Diamond, 2010; Goedert, et al. 2010; Lee, et al. 2010), e che questi eventi possono giocare un ruolo nella patogenesi di gravi processi neurodegenerativi, quali quelli alla base delle malattie di Alzheimer e Parkinson. Poiché queste patologie non sono caratterizzate da una infettività come quella delle malattie da prioni, questi meccanismi potrebbero contribuire alla diffusione temporospaziale del processo patologico spesso osservato in queste malattie (Goedert, et al. 2010).

Tau, Aβ42 e sinucleina, sono polipeptidi con conformazioni multiple e dinamiche, tuttavia possono assumere una configurazione fissa che agisce come auto-stampo per aggregati di ordine più elevato (Lee, et al. 2010). Tale proprietà è condivisa con la proteina prionica e attualmente si ritiene che sia un elemento essenziale di patogenicità sia nelle degenerazioni parkinsoniana ed alzheimeriana, sia in quelle dovute a prioni. Il punto nodale è rappresentato dal fatto che specifiche configurazioni molecolari di tau, Aβ42 e sinucleina si sono rivelate neurotossiche alle prove sperimentali.

Ad esempio, le forme filamentose di tau attivano la GSK3 kinasi, proprietà assente nei monomeri solubili della proteina. E’ stato rilevato e documentato che aggregati extracellulari di tau sono assunti da cellule in coltura, all’interno delle quali possono costituire punto di partenza per la formazione di altri aggregati simili.

I peptidi Aβ42 esistono in vivo in forme immunologicamente distinte: non aggregate, oligomeriche o filamentose (Sakono e Zako, 2010). Numerose evidenze sperimentali, delle quali si può trovare riscontro nelle nostre “Note e Notizie”, suggeriscono che le forme oligomeriche di Aβ42 sono notevolmente più tossiche. Ad esempio, gli oligomeri, ma non le forme non aggregate e filamentose, inibiscono il trasporto assonico veloce e determinano deficit funzionale delle sinapsi (Moreno, et al., 2009; Pigino, et al., 2009). Altro elemento di grande rilievo è la possibilità di indurre amiloidosi e patologia della tau, sia per iniezione intracerebrale che per iniezione periferica, in cellule vulnerabili esprimenti APP e tau umane (Frost & Diamond, 2010; Goedert, et al. 2010).

Per quanto riguarda la sinucleina, come è stato recentemente dimostrato (Frost, et al. 2010), similmente a tau e Aβ42, la formazione di fibrille di sinucleina può essere nucleata da esistenti oligomeri o fibrille. Studi su neuroni in coltura, esprimenti varianti mutate della proteina associate a forme ereditarie della malattia di Parkinson, hanno accertato che gli aggregati di sinucleina possono essere rilasciati dalle cellule ed assunti da altre portando ad un quadro istologico di patologia a corpi di Lewy (Cushman, et al. 2010; Frost, et al. 2010). E’ stata anche osservata, in pazienti che avevano ricevuto l’impianto di neuroni dopaminergici mesencefalici, la diffusione host-to-graft, ossia dall’ospite al trapianto, della patologia a corpi di Lewy (Goedert, et al. 2010).

Se si considerano i dati esposti, sia pure in questa estrema sintesi, appare evidente quanto il fenomeno della trasmissibilità degli aggregati di tau, Aβ42 e sinucleina sia certo e provato, ma non altrettanto definito è quanto e come tale processo prenda parte alla fisiopatologia e alla patogenesi delle malattie degenerative nella realtà umana. In proposito, ad esempio, alcuni studi mostrano elevati livelli di formazioni molecolari di tau e sinucleina nel fluido cerebrospinale in stretta correlazione con la neuropatologia (Blennow et al., 2010; Eller & Williams, 2009), e questi alti livelli sono sempre più spesso impiegati come biomarkers per scopi diagnostici. Tali dati certamente indicano  che forme di tau e sinucleina associate alla patologia possono essere rilasciate nell’ambiente extracellulare, ma ancora non è stato determinato se questo rilascio è una semplice conseguenza della neurodegenerazione o se contribuisce alla diffusione della malattia.

 

L’autore della nota ringrazia il Presidente della Società Nazionale di Neuroscienze, Giuseppe Perrella, con il quale ha discusso l’argomento trattato, 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). Per i riferimenti bibliografici completi dei lavori citati in parentesi, si veda la bibliografia di Scott T. Brady, The seeding and trasmissibility of tau Aβ and synuclein aggregates (pp. 883-884). In Brady, Siegel, Albers, Price (eds), Basic Neurochemistry. Academic Press, Elsevier, 2012.

 

Lorenzo L. Borgia

BM&L-18 febbraio 2012

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

_____________________________________________________________________________________________________________________

 

La Società Nazionale di Neuroscienze BM&L-Italia, affiliata alla International Society of Neuroscience, è registrata presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio Firenze 1, in data 16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica e culturale non-profit.