IL PRIONE HA UN RUOLO NELL’OLFATTO

 

 

Il ruolo dei prioni nella forma trasmissibile dell’encefalopatia spongiforme bovina (malattia della “mucca pazza”) è ben definito, ma l’intervento di queste proteine nei processi fisiologici del sistema nervoso dei mammiferi è poco conosciuto. Rinviando alla scheda introduttiva di un aggiornamento consultabile sul sito e, soprattutto, alle numerose recensioni nelle nostre “Note e Notizie” per vari risultati della ricerca sulla proteina prionica, ricordiamo che, sebbene questa molecola sia abbondantemente espressa nel cervello, non è stato possibile riconoscere un preciso fenotipo negli animali da esperimento che ne sono privi e, pertanto, molti ricercatori hanno ritenuto che non sia necessaria per alcuna specifica attività fisiologica. Ma in uno studio recente di Firestein e colleghi del Department of Biological Sciences della Columbia University di New York, da esperimenti condotti con tre diverse linee di topi privi di PrPC, è emerso un inaspettato ruolo nel sistema olfattivo (Le Pichon C. E., et al. Olfactory behavior and physiology are disrupted in prion protein knockout mice. Nature Neuroscience 12 (1), 60-69, 2009).

Al lettore non specialista ricordiamo come la ricerca infruttuosa di un ipotetico virus nelle encefalopatie trasmissibili animali, quali lo scrapie della pecora e la BSE dei bovini, e in quelle umane come il Kuru (trasmesso fra indigeni antropofagi per l’assunzione del cervello di persone portatrici), la malattia di Creutzfeldt-Jacob (CJD) e la malattia di  Gertsmann-Sträussler-Scheinker (GSS)[1], abbia condotto all’ipotesi di un agente trasmissibile che non avesse la struttura di un microrganismo. Prusiner e colleghi nel 1982 isolarono una sialoglicoproteina, cui diedero il nome di prion o PrP (proteinaceous infectious particle) per distinguerla da virus e viroidi, come maggiore costituente della frazione infettiva, in grado di formare depositi amiloidi potenzialmente tossici. Sono state poi riconosciute due isoforme con differenti caratteristiche fisico-chimiche: la forma cellulare normale o PrPC, ancorata alla membrana mediante glicosil-fosfatidil-inositolo, e quella trovata come materiale aggregato nel tessuto infetto ed associata allo scrapie, PrPSc. Vogliamo ancora ricordare che in patologia umana si osservano tre tipi eziologici di malattie da prioni: ereditarie, sporadiche ed acquisite. Da numerosi studi risulta evidente che la comprensione del ruolo fisiologico svolto da questa proteina, oltre a costituire un nuovo elemento di conoscenza biologica, potrà contribuire alla comprensione di molti aspetti rilevanti per la patologia.

La PrPC, estesamente espressa in molte aree dell’encefalo, nel sistema olfattivo appare localizzata sia negli assoni dei neuroni sensoriali periferici, sia in quelli dei neuroni centrali, pertanto Firestein e i suoi colleghi della Columbia University hanno esplorato la possibilità di un suo specifico ruolo nella funzione olfattiva.

In una prova di rilevazione olfattoria, in cui si misurava il tempo impiegato dai topi per recuperare una ricompensa nascosta sotto uno strato di materiale posto sul fondo della gabbia, è risultato che i topi con deficit di PrPC impiegavano un tempo maggiore per eseguire la prova e talvolta non vi riuscivano affatto.

In un altro esperimento, nel quale si studiava il comportamento esplorativo in risposta alla presentazione ripetuta in successione di un odore, si è rilevato che i topi privi di prione spesso non mostravano alcun interesse per  odori nuovi.

Questi risultati suggeriscono un deficit nella discriminazione olfattiva, confermato dal fatto che in entrambe le prove il comportamento normale era ristabilito dalla selettiva espressione del gene di PrPC nei neuroni dei topi knockout.

Lo studio elettrofisiologico ha rivelato aspetti interessanti, definendo con maggiore precisione l’effetto sull’odorato della delezione genica artificiale.

Le registrazioni mediante elettrodi hanno infatti evidenziato che lo stimolo costituito da molecole aromatiche produceva un tracciato alquanto diverso in assenza dei prioni endogeni: nel bulbo olfattivo, l’attività oscillatoria gamma e gamma di alta frequenza appariva ridotta, mentre la successiva fase di decadimento risultava prolungata. Questo tipo di attività elettrica si ritiene che faciliti la codificazione degli odori da parte della corteccia olfattiva, pertanto i ricercatori hanno esaminato le sinapsi dendro-dendritiche fra le cellule dei granuli e le cellule mitraliche del bulbo olfattivo dei topi knockout. Con un protocollo di paired-pulse stimulation hanno trovato una facilitazione dei potenziali post-sinaptici inibitori; un dato che ulteriormente conferma un’alterazione funzionale nel bulbo olfattivo, individuando un preciso elemento di fisiologia sinaptica. Il prosieguo della sperimentazione chiarirà se vi è un nesso causale fra questa alterazione della plasticità e le caratteristiche dell’attività oscillatoria.

In conclusione, si deve notare che l’accertamento di questo importante ruolo fisiologico svolto dalla PrPC, oltre ad incentivare ulteriori studi per approfondire la conoscenza dei processi ai quali la sialoglicoproteina prende parte nel sistema olfattivo e in altri sistemi cerebrali, supporta la tesi dell’importanza della perdita funzionale della PrPC nella patologia da prioni che, troppo spesso, è ridotta alle conseguenze dell’accumulo delle isoforme patologiche.

Infine, vorrei invitare chi non l’avesse ancora fatto, a leggere la nota del professor Rossi della scorsa settimana (Note e Notizie 17-01-09 Funzione Olfattiva e Schizofrenia) e da questa risalire alle altre recensioni e rassegne che danno un’idea di come sia mutata e di quanto si sia accresciuta, la considerazione della chemorecezione nasale nell’economia funzionale dell’organismo e della specie. Prese insieme, queste nuove acquisizioni che hanno come punto di incontro il sistema olfattivo, possono essere considerate tessere di un mosaico che, quando sarà compiuto, darà forma ad una parte considerevole della neurofisiologia del domani.

 

L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Floriani per la correzione della bozza.

 

Nicole Cardon

BM&L-Gennaio 2009

www.brainmindlife.org

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

 

 

 



[1] A questo novero appartiene anche l’insonnia familiare fatale (FFI) per la quale l’eziologia prionica è stata accertata in tempi più recenti.