Focus sulla SLA
Caserta 11-12/05/2012
La Patogenesi della SLA
Dott.ssa Anna Cristillo
Specialista in Neurologia e Psichiatria
Coord. Area Ass. Riabilitativa ex ASL CE/2
Responsabile U.O.A.R. Ds. 21 ASL CE
DEFINIZIONE
• La SLA è una malattia neurodegenerativa caratterizzata
da una progressiva paralisi della muscolatura secondaria
ad una degenerazione “Selettiva” dei motoneuroni
nella zona motoria principale della corteccia
( I
Neurone di Moto ), nel Bulbo o Midollo Allungato del
Tronco encefalico e nel Midollo Spinale ( II Neurone di
Moto ).
SLA / Malattia del motoneurone
SLA
Degenerazione selettiva
• Solo sistema motorio
• Soli motoneuroni
Sclerosi laterale amiotrofica
Degenerazione motoneurale ad andamento
progressivo esito fatale
Incidenza 2,5/100.000 abitanti
In Italia si hanno 3 nuovi casi al giorno attualmente si
contano circa 5.000 ammalati
Durata media di malattia 3 – 6 anni
Esordio dopo i 20 anni, con picco tra 50 e 70 anni, in
entrambi i sessi con lieve prevalenza nel sesso
maschile.
FORME DI SLA
• SLA SPORADICA : 90-95 %
• SLA FAMILIARE : 5- 10 %
• SLA ISOLA DI GUAM :
(prevalentemente a
trasmissione A. D.)
Alta incidenza, negli anni 50,
di casi di SLA associata a
demenza e Parkinson
Patogenesi
oltre un secolo di storia ma l’eziologia è ancora sconosciuta
Numerose ipotesi
-
Predisposizione genetica
Eccesso di Glutammato
Fattori tossico-ambientali
-
Virus lenti (HIV-enterovirus)
Carenza di fattori neurotrofici
Eccesso di anticorpi
Stress ossidativo e radicali liberi
Disfunzioni mitocondriali
Infiammazioni
Apoptosi
Autoimmunità
(Alluminio-mercurio, piombo,
pesticidi agricoli, etc.)
eziopatogenesi
Frammenti di certezze nelle forme ereditarie:
1993, mutazioni nel gene che produce l’enzima superossido
dismutasi Cu/Zn, nota anche come SOD 1 sul 21q22 nel 20%
dei casi di SLA familiare e nel 2% delle forme sporadiche
Questo enzima è un potente antiossidante perchè riduce il
livello dello ione superossido , un radicale libero tossico
del metabolismo ossidativo cellulare
SOD 1
L’enzima svolge una funzione protettiva nei
confronti della cellula liberandola dai radicali
liberi.
SOD 1
SOD 1 è presente nel citoplasma di tutte le cellule
dell’organismo; se mutata – questa proteina
enzimatica- sembra acquisire proprietà tossiche
selettivamente sui motoneuroni.
SOD 1 : proteina tossica
La Biologia Molecolare documenta oltre 100 mutazioni
dello stesso gene, tutte associate ad un
fenotipo neuropatologico simile.
La mutazione puntiforme di questo gene solo
in alcuni casi porta ad una riduzione dell’attività di
questo enzima.
Questo dimostra che la citotossicità nella SOD 1 mutata è
mediata non da una perdita di funzione dell’enzima ma
dall’acquisizione di proprietà tossiche della proteina
mutata.
SOD 1 Mutata e Cromogranina
La SOD 1 mutata – ma non quella normale – lega
la cromogranina nelle vescicole secretorie e il
suo rilascio sembra essere responsabile della
microgliosi e della successiva morte della cellula
motoneuronale.
La cromogranina promuove la secrezione dei
mutanti della SOD1 a livello extracellulare e
questa avvierebbe la microgliosi e la necrosi
neuronica.
Il ruolo degli aggregati proteici nella SLA
Un altro lavoro dimostra che SOD1 senza Cu e Zn
(ioni metallici) hanno tendenza a formare
aggregati polipeptidici tossici per i Motoneuroni.
Gli aggregati proteici rappresentano una
caratteristica della SLA sporadica e familiare.
Si ipotizza che aggregati di SOD1 mutata possono
svolgere un ruolo nell’interruzione delle funzioni
cellulari, danneggiando mitocondri, proteasomi e
altre proteine
mutSOD1
• Alterata conformazione che diviene instabile
• Alterata catalisi del rame che porta ad aberrante perossidazione
• Formazione di nitrotirosina
• Formazione di aggregati di SOD tossici
• Formazione di strutture poro-like che alterano la permeabilità di membrana
Conseguenze Cellulari
Alti livelli di mutSOD1 portano a
↑ stress ossidativo
↑ Sensibilità alla tossicità da glutammato
↑ Ca intracellulare e mitocondriale
NUOVI GENI NEL COMPLESSO
PUZZLE DELLA SLA
SLA 2 : Esordio giovanile, a trasmissione A.R.
Il gene, situato nel cromosoma 2
codifica per una proteina – Alsina –
coinvolta nell’organizzazione del citoscheletro
o probabilmente coinvolta nella regolazione
della GTPasi
SLA 3
SLA 4
SLA 5
SLA 6
SLA 7
SLA 8
Nuovi Geni nella storia della SLA
• FUS
TDP43
VCP
OPTN
• C90RF72 (38 % dei casi familiari)
(20% dei casi sporadici)
• Gene Ubiquilina 2
Contributo dei fattori genetici nella SLA
È indubbio il contributo dei fattori genetici
nella SLA.
Le alterazioni genetiche, sommate tra loro, sono
evidenziabili in quasi il 60 – 70 % delle forme
familiari e nel 10 % dei pazienti affetti da SLA
sporadica.
Polimorfismi genetici
In studio vari “polimorfismi genetici” che
potrebbero predisporre un individuo a
sviluppare la malattia, in presenza di esposizioni
ad altri fattori tossici ….
Cause della SLA non ereditaria
PATOGENESI
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Eccitotossicità del glutammato
Alterazioni biochimiche e stress ossidativo (modello SOD1)
Disfunzione mitocondriale
Alterazione del trasporto assonale
Protein misfolding e aggregazione
Neuroinfiammazione
Neutrofismo insufficiente / fattori di segnalazione di crescita
Alterazione astrocitaria e cellule non-MN
Apoptosi
DANNO ECCITOTOSSICO
Il Glutammato è N.T. – eccitatorio - dei motoneuroni delle vie Piramidali
Eccesso di Glutammato
stimolazione eccitotossica
Cause Dell’Aumento di Glutammato
1.
2.
Ridotta attività di GLT1 gliale
Ridotta quantità di GLT1 gliale
Riduzione del Reuptake di Glutammato
extracellulare nella corteccia motoria e
nel midollo
Aumentato rilascio di Glutammato
3.
Iperattività Neuronale
Recenti studi indicano che nei motoneuroni c’è un difetto della sub-unità Glu-R2
dei recettori AMPA con maggiore flusso di Calcio intracellulare.
Tale condizione, insieme ad un difetto delle proteine tamponanti il
Ca intracellulare (Calbindina) sarebbe responsabile del Danno eccitotossico
del Motoneurone stesso.
Il Glutammato potrebbe produrre una degenerazione neuronale incrementando
l’espressione della proteina TAU e quindi l’aggregazione proteica
intracellulare.
EVIDENZE INDIRETTE
• GLT1 sono ridotti nell’encefalo e nel
mesencefalo dei pazienti SLA.
• Il Glutammato è ridotto nelle Corna anteriori e
nel tratto laterale del mesencefalo.
• Il Glutammato è aumentato nel plasma e nel
liquor di pazienti SLA.
AZIONI TOSSICHE DEL GLUTAMMATO
• Attivazione Recettoriale eccessiva o prolungata
con incremento del Calcio intracellulare,
attraverso i canali del Calcio, con conseguente
Apoptosi
• Attivazione
intraneurale
della
Aggregazione
Proteica
STRESS OSSIDATIVO
•
In condizioni fisiologiche normali
“la bilancia” ossidativa è in equilibrio,
cioè esiste un rapporto “bilanciato”
tra produzione endogena di specie
ossidanti e loro neutralizzazione da
parte di meccanismi antiossidanti
dell’organismo
STRESS OSSIDATIVO
Espressione biologica di un danno che si verifica
quando
i fattori ossidanti (farmaci, sostanze tossiche,
radiazioni, stati infiammatori, attività fisica
esacerbata)
superano
le difese antiossidanti (SOD – catalasi –
perossidasi – coenzima Q10 – varie vitamine –
ecc.).
Stress Ossidativo
e
Radicali liberi
I neuroni consumano il 20% dell’Ossigeno utilizzato
dall’intero corpo.
L’intenso Metabolismo Ossidativo produce grandi
quantità di Specie Chimiche Ossidanti (OCS) che
hanno la proprietà di reagire facilmente con altre specie
chimiche.
Es . : OCS : - Anione superossido O2o- (Radicale)
- Perossido di Idrogeno H2O2 (Non Radicale)
Effetti dei Radicali Liberi
• sulle Proteine
• sui Carboidrati
• sugli Acidi Nucleici
SLA : malattia conformazionale?
Gli ultimi studi di Biologia Molecolare indicano
che, nella patogenesi della SLA, svolgono un
ruolo importante gli aggregati proteici
intra/extracellulari prodotti di disfunzioni nei
meccanismi di recupero o smaltimento di
proteine e/o peptidi “misfolded”.
Studi evidenziano che le proteine “misfolded”
sono citotossiche e avviano la degenerazione dei
neuroni e delle cellule gliali.
Sistema U P R
Peptidi e proteine anomale nel Reticolo Endoplasmatico
attivano il sistema UPR (Unfolded Protein Response).
Le vie molecolari attivate favoriscono l’eliminazione
delle proteine anomale e producono molecole con
funzione di chaperones (chaperonine : proteine dello
stress) per prevenire l’aggregazione proteica e favorire
la corretta conformazione delle proteine.
Il meccanismo UPR coinvolge anche la via MAP Kinasi :
un’alterazione di tale sistema porterebbe all’accumulo di
proteine aggregate nell’interno dei neuroni, con
secondaria degenerazione.
SLA : questione di pulizia cellulare?
Nei motoneuroni di pazienti con SLA sono presenti proteine con
struttura anomala, il cui accumulo può provocare
malfunzionamento e morte cellulare.
In condizioni normali, le cellule controllano in modo molto
accurato qualsiasi proteina prodotta, regolando la demolizione di
quelle alterate, tramite vie metaboliche specializzate.
Una di queste vie è quella del “Proteasoma”, un sistema enzimatico
capace di “digerire” le proteine da eliminare, rendendole
innocue.
All’interno del proteasoma si ha l’Ubiquitinazione delle proteine che
devono essere degradate.
Studi recenti indicano un difetto nell’attività del Proteasoma e
un’alterazione dei meccanismi di ubiquitinazione delle proteine.
SLA : questione di riciclo delle proteine?
Recenti studi sono focalizzati sulla proteina
Ubiquilina 2, coinvolta nel “riciclo” delle
proteine danneggiate o mal ripiegate.
In condizioni normali, la Ubiquilina 2 dovrebbe
trasportare all’esterno dei neuroni le proteine
anomale per essere ri-processate.
Nella SLA, la specifica funzione di “riciclaggio” è
alterata con conseguente accumulo di proteine
citotossiche nell’interno dei neuroni.
STRESS OSSIDATIVO
Dai radicali liberi alla morte motoneuronale
L’analisi dei dati esistenti conferma che l’etiopatogenesi sia riconducibile allo stress ossidativo
INFIAMMAZIONE
ISCHEMIA
FARMACI E
RADIAZIONI
RADICALI LIBERI DELL’OSSIGENO
Aumento di proteine misfolded
o diminuita degradazione
Accumulo intraneuronale di aggregati proteici
Degenerazione neuronale
SLA : Malattia Multifattoriale
La SLA è considerata una malattia multifattoriale che
prevede una cascata comune di eventi che portano alla
degenerazione dei motoneuroni
forse quando
vi sia l’associazione di una varietà di stimoli extracellulari
tra cui : la tossicità SOD1 mutata, lo stress ossidativo,
l’eccitotossicità, i processi infiammatori, traumi, ecc.
SLA, TRUMI ED ATTIVITÁ SPORTIVA
Studio su Neuroepidemiology nel 1999, condotto su
24.000 calciatori che avevano giocato tra il 1960 e
il 1996, la SLA è 20 volte superiore a quella della
popolazione in generale. In Italia, l’incidenza di
SLA è 5 volte più alta nei calciatori rispetto alla
popolazione generale.
Microtraumi/tossicità/. Concause ??
Traumi?? La forza con cui il pallone impatta sul cranio è di circa
500-1200 Newton, essa si distribuisce prontamente anche sul
collo e sul tronco.
È stato dimostrato, in seguito a traumi anche di lieve entità, un
incremento nel plasma e nel liquor, di una proteina
(1 – 100 Betaproteina), indice di sofferenza delle cellule nervose.
Per molti mesi tale proteina è elevata e nel frattempo un’eventuale
secondo trauma provoca un danno più grave del primo
(micro-traumatismi cumulativi).
Ancora scarse le evidenze scientifiche del ruolo del Neurotrauma
nella Genesi della SLA.
I pugili ricevono pugni sulla faccia che hanno una forza molto più
elevata (fino a 6300 Newton) e che viene quasi del tutto assorbita
dalla testa e dal cervello.
“ demenza pugilistica”.
Perché il calcio rappresenta una
disciplina sportiva a rischio di SLA?
Ipotesi :
• traumi ripetuti
• Doping
• esposizione a tossici ambientali erbicidi
• utilizzo prolungato di antinfiammatori
(inibizione permanente delle cellule gliali)
• eccesso di attività fisica ( > radicali liberi )
• utilizzo di Pro-ossidanti.
SLA e Guerra del Golfo
Di recente è stato segnalato un eccesso significativo di casi
di SLA fra militari impegnati nella Guerra del Golfo :
tuttavia non sono chiarite le correlazioni patogenetiche.
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Ipotesi tossiche :
repellenti per insetti ?
Organofosforici ?
Uranio impoverito ?
Piombo ?
CONCLUSIONI
Le evidenze attuali indicano che la SLA è una
Malattia Multifattoriale.
Gli Eventi patogenetici agirebbero molto prima della
comparsa clinica della malattia e sarebbero favoriti da
un terreno genetico predisponente.
All’attacco da parte di questi Agenti seguirebbe un
processo a cascata, con diffusione della lesione
all’interno della cellula e poi alle cellule contigue, con
attivazione dei meccanismi di morte neuronale.
