Stress ossidativo nella Sindrome di Rett: dalle bimbe ai modelli murini

Joussef Hayek1, Cinzia Signorini2, Silvia Leoncini1,2, Gloria Zollo1,2, Alessio Cortelazzo1,2, Giuseppe Belmonte3, Claudia Sticozzi4, Alessandra Pecorelli1,2, Giuseppe Valacchi4, Marcello Rossi5, Lucia Ciccoli2, Claudio De Felice1 U.O.C. Neuropsichiatria Infantile, Policlinico “Le Scotte” Azienda Ospedaliera Universitaria Senese, Siena6

2 Dipartimento di Medicina Molecolare e dello Sviluppo, Università degli Studi di Siena, Siena

3 Dipartimento di Scienze Mediche, Chirurgiche e Neuroscienze, Università degli Studi di Siena, Siena

4 Dipartimento di Scienze della Vita e Biotecnologie, Università degli Studi di Ferrara, Ferrara

5 U.O.C. Fisiopatologia Respiratoria e Riabilitazione, Policlinico “Le Scotte” Azienda Ospedaliera Universitaria Senese, Siena

6 U.O.C. di Terapia Intensiva Neonatale, Policlinico “Le Scotte” Azienda Ospedaliera Universitaria Senese, Siena

 

Nonostante varie evidenze riportate in letteratura su molecole di potenziale interesse in vivo o in vitro (IGF-1, curcumina, un derivato idrosolubile della vitamina E, colina, fattore 1 necrotizzante con effetto citotossico di origine batterica CNTF1, un agonista del recettore 7 della serotonina 5-HT7R) [1-6], finora la ri-espressione del gene è risultata l’unica terapia definitiva (=reversibilità) della sindrome di Rett, per lo meno in un modello animale della malattia [7]. Purtroppo invece una cura definitiva della sindrome di Rett umana ancora non esiste nonostante sforzi internazionali consistenti diretti ad una terapia genica o sostitutiva che, al momento, appaiono ancora lontane nel tempo [Prof. Stuart Cobb, comunicazione personale, Bologna 26 Aprile 2014]. Per tutti questi motivi negli ultimi 6 anni (2009-2014) ci siamo focalizzati su alcuni degli effetti “downstream” della mutazione MECP2, non riconosciuti in precedenza. In questo percorso esplorativo abbiamo dimostrato che il deficit funzionale di MeCP2 si associa ad uno sbilanciamento fra molecole ossidanti (radicali liberi dell’ossigeno) e sistema antiossidante cellulare  che produce stress ossidativo nelle pazienti affette sia dalla sindrome di Rett sia in forma classica [8] che nella variante CDKL5 [9,10,11]. Lo stress ossidativo è un processo comune di malattia implicato in differenti condizioni che vanno dalle malattie neurodegenerative come l’Alzheimer, all’ipossia, alle malattie infiammatorie, all’invecchiamento [12,13]. Recentemente il nostro gruppo di ricerca ha dimostrato la presenza di stress ossidativo e di importanti anomali ultrastrutturali (reticolo endoplasmatico dilatato, accumulo di materiale elettrondenso in vacuoli citoplasmatici, alterata co-localizzazione del collagene) anche in fibroblasti cutanei in coltura primaria ottenuti dalle pazienti affette  dalla sindrome di Rett classica [14]. Abbiamo dimostrato per la prima volta la presenza di uno stato di ipossia cronica moderata [8] associato ad una patologia infiammatoria polmonare che negli aspetti radiologici ricorda la Respiratory Bronchiolitis – Interstitial Lung Disease (RB-ILD) del fumatore [15,16] e  ad una forma (leptocitosi) e struttura anomala degli eritrociti circolanti [17,18].

Recentemente abbiamo evidenziato una risposta di fase acuta subclinica nelle pazienti affette dalla forma classica della Sindrome di Rett [19]. Per tale motivo abbiamo anche esplorato il pattern plasmatico dei mediatori infiammatori con particolare riferimento alle citochine pro- e anti-infiammatorie e alle chemochine. I risultati preliminari indicano la presenza di uno stato proinfiammatorio nella sindrome di Rett classica con significative differenze nel pattern citochinico rispetto alla Rett CDKL5 [20]. Abbiamo evidenziato per la prima volta la presenza di ipercolesterolemia nelle pazienti Rett [21], dato poi confermato su un modello murino della malattia [22]. Abbiamo inoltre valutato gli effetti clinici di  molecole antiossidanti (ac. grassi polinsaturi omega 3; EPI-743) in due trial terapeutici di fase 2 in doppio cieco randomizzati e placebo-controllati attualmente in fase molto avanzata di svolgimento e di cui avremo presto i risultati. Per quanto riguarda il trial EPI-743 abbiamo completato lo studio già dal dicembre 2013, ma siamo in attesa del completamento delle rigorose procedure legali-amministrative della Food and Drug Administration (FDA) per l’apertura del cieco. I meccanismi molecolari precisi che portano dalla mutazione MeCP2 (o CDKL5) allo stress ossidativo sono per il momento sconosciuti. In particolare, finora non era chiaro se il danno ossidativo riscontrabile nelle pazienti Rett sia un evento causale (=rapporto di causa-effetto) o piuttosto un epifenomeno associato alla malattia (=semplice correlazione). Per questo motivo abbiamo valutato la presenza di stress ossidativo nel cervello di numerosi modelli murini di sindrome di Rett. Questi modelli consentono di valutare aspetti chiave della malattia altrimenti non valutabili sulle pazienti. Per la prima volta, dopo oltre due anni di indagini che hanno coinvolto 118 topi (59 Mecp2-mutanti e 59 wild type) e autorevoli centri di ricerca Italiani (DIBIT-CNR, Napoli; ISS, Roma) e stranieri (Wellcome Trust Centre, Edinburgo; Institut des Biomolécules Max Mousseron IBMM, Montpellier), è stato possibile dimostrare che il danno ossidativo cerebrale precede e accompagna lo stato di malattia ed è del tutto reversibile dopo ri-espressione selettiva del gene Mecp2 nel tessuto cerebrale [23]. Questa nuova scoperta, che dimostra per la prima volta un nesso di causalità fra sindrome di Rett e stress ossidativo, apre nuove prospettive sulla patogenesi e sulla strategia terapeutica nella sindrome di Rett.

un-momento-del-convegnoUn momento del convegno

La ricerca è stata finanziata dalla fondazione Toscana Life Sciences (Siena), dalla Regione Toscana oltre che da una donazione anonima per l’acquisto di alcuni modelli murini.

Bibliografia:

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  6. De Filippis B et al. Neuropsychopharmacology. 2014 In press.
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  9. Leoncini S et al., Redox Rep. 2011;16:145-53.
  10. Signorini C et al., Clin Chim Acta 2011;412:1399-406.
  11. De Felice C et al., Ann N Y Acad Sci. 2012;1259:121-35.
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  14. Signorini C et al., Oxid Med Cell Longev 2014; 2014:195935.
  15. De Felice C et al., Mediators Inflamm. 2014;2014:560120.
  16. De Felice C et al., Chest. 2010;138:386-92.
  17. Ciccoli L et al., Biochim Biophys Acta. 2012; 1820:511-20.
  18. Cortelazzo A et al., PLoS One. 2014 Mar 26;9:e93181.
  19. Cortelazzo A et al., Mediators Inflamm. 2014;2014:480980.
  20. Leoncini S et al., Convegno Nazionale AIR Trento 8-9 Maggio 2014.
  21. Buchovecky CM et al., Nat Genet. 2013;45:1013-20.
  22. Sticozzi C et al., FEBS Lett. 2013 587:2199-204.
  23. De Felice C et al., Neurobiol Dis. 2014;68C:66-77.

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