Quali armi possediamo per combattere i difetti della comunicazione tra i neuroni?

Maurizio Giustetto – Università di Torino e Istituto Nazionale di Neuroscienze-Italy

L’intervento ha mostrato i più recenti risultati dello studio finanziato dall’AIRETT “Studio dell’azione moderatrice del complesso ENA/VASP sul difetto sinaptico indotto da mutazioni di MeCP2 in neuroni di topo e ottenuti da cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) derivate da pazienti”. In questo progetto, insieme alla Prof.ssa A. Renieri (Univ. di Siena) e al Prof. T. Pizzorusso (Univ. di Firenze e CNR, Pisa), il gruppo del Dott. Giustetto sta eseguendo uno studio pre-clinico in cui vengono testate terapie farmacologiche sperimentali in grado di stimolare la via AKT/mTOR, un processo metabolico neuronale che gli autori del progetto hanno dimostrato essere ipofunzionante nei topi mutanti per MeCP2 (Ricciardi et al., 2011). L’obiettivo principale di questo progetto è di migliorare i difetti comportamentali mostrati dai modelli murini della Sindrome di Rett (RTT) attraverso la normalizzazione dei processi di comunicazione e plasticità sinaptica.

L’ipotesi centrale alla base dello studio deriva dalle seguenti due osservazioni: 1) recentemente, è stata rilevata un’alterazione a carico di un gene coinvolto nel rimodellamento del citoscheletro dell’actina in una paziente Rett. Questa paziente è affetta dalla variante RTT di Zappella mentre la sorella, con la stessa mutazione di MECP2, presenta un fenotipo RTT classico. 2) L’organizzazione strutturale delle sinapsi e la loro capacità di modificarsi in risposta all’esperienza dipendono dal rimodellamento del citoscheletro dell’actina. Poiché questi processi sono fondamentali sia per l’attività cerebrale sia per il normale svolgimento delle funzioni cognitive, si ritiene che le gravi alterazioni a carico dei circuiti sinaptici associate alla RTT siano una causa primaria della patologia. La recente dimostrazione che i difetti sinaptici e comportamentali degli animali mutanti possono migliorare in seguito a trattamento con il fattore trofico insulino-simile (IGF1), insieme al ruolo giocato nella patologia da un fattore neurotrofico, il BDNF, ha indirizzato la scelta del farmaco utilizzato in questo studio che è in grado di modulare l’attività della via AKT/mTOR, uno dei nodi metabolici stimolati dai fattori trofici.

Sebbene ancora in forma preliminare, i dati presentati dal Dott. Giustetto hanno illustrato le seguenti promettenti prospettive: 1) è possibile riattivare in-vivo le vie metaboliche di AKT/mTOR mediante l’inibizione farmacologica della fosfatasi PTEN (phosphatase and tensin homolog) in animali mutanti per Mecp2. Questo risultato è particolarmente interessante alla luce dei primi risultati, ottenuti nel laboratorio della Prof.ssa?Renieri, che indicherebbero che queste vie metaboliche sono difettose anche in cellule iPS derivate da pazienti, sia MeCP2 che CDKL5. 2). L’inibizione farmacologica di PTEN induce modificazioni strutturali delle spine dendritiche e l’aumento dell’espressione sinaptica della proteina PSD-95, un effetto che potrebbe correggere i difetti neuronali indotti dalla mutazione di MeCP2. Per stabilire questo, sarà necessario studiare il decorso temporale dell’azione terapeutica sulle sinapsi. In tal senso, i dati mostrati indicano che il laboratorio del Prof. Pizzorusso è gia da ora attrezzato per studiare in-vivo, fino a circa trenta giorni, la formazione e le modificazioni delle spine dendritiche negli animali mutanti mediante l’utilizzo della microscopia a due fotoni. 3) Il trattamento farmacologico è in grado di produrre un significativo e duraturo miglioramento di alcuni gravi sintomi comportamentali mostrati dai topi Mecp2-KO. A prova di ciò, il Dott. Giustetto ha mostrato che una singola applicazione del farmaco sui topi MeCP2-KO è in grado di correggerne sia il coordinamento che l’apprendimento motorio. Inoltre, il trattamento ha prodotto un significativo miglioramento dello stato di attività e del fenotipo ansiogeno negli animali mutanti. Nuovi test comportamentali, l’effetto del dose-risposta del farmaco ed il suo utilizzo cronico sono alcuni degli aspetti fondamentali ancora da chiarire per comprendere le potenzialità applicative e traslazionali di questo trattamento.

In conclusione, sono quindi tre le potenti armi per studiare e combattere i difetti sinaptici alla base della RTT che sono in possesso dei ricercatori AIRETT: la scoperta e lo screening in-vivo e in-vitro di nuovi farmaci, lo studio degli effetti sui circuiti sinaptici e sul comportamento eseguito in-vivo mediante microscopia a due-fotoni e la possibilità di studiare le proprietà terapeutiche su cellule iPS derivate da pazienti RTT. Per migliorare la loro efficacia, questi strumenti dovranno essere sottoposti a continui perfezionamenti tecnici e scientifici, un obiettivo raggiungibile con la prosecuzione di questi studi.

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