UNIVA 2015:
Demenze rare e
demenze
secondarie
Journal Club:
«A riddle wrapped in a
mystery : unraveling the role
of cholesterol in
neurodegeneration»
25 Maggio
Maura Gallo
Forme cliniche: perinatale, infantile precoce (2m-2 aa) infantile tardiva (2-6 aa),
adolescenziale-adulta (>15 aa)
INCIDENZA: 1/120 000 – 150 000
PREVALENZA: 0.66-0.83 per 100.000 nati
(Vanier MT, 2010; Carluccio MA & Federico A, 2011)
Gene NPC1: 18q11–q12, 25
esoni, glicoproteina
transmembrana di 1278 aa
situata nell’endosoma tardivo.
Mutazione genetica di comune
riscontro (95% dei casi).
Gene NPC2: 14q24.3, 5
esoni, proteina solubile
lisosomiale che presenta alta
affinità per il colesterolo.
Mutazione genetica più rara
(5% dei casi).
Ruolo di NPC1 & NPC2
Le LDL vanno incontro ad
un’endocitosi mediata dal
recettore, con trasporto nel
comparto endolisosomiale
Ciasscuna lipoproteina contiene
circa 500 molecole di colesterolo
libero e 1500 molecole di
colesterolo esterificato che verrà
idrolizzato dalla lipasi acida
all’interno del lume lisosomiale
Al termine del processo il
colesterolo deve uscire dal lisosoma
per raggiungere la memebrana
plasmatica cellulare ed il reticolo
endoplasmatico “where it performs
structural and regulatory roles,
respectively”.
Goldstein et al., Cell 2006;
Roth Nat. Rev. Mol. Cell Biol 2006;
Kwon et al., Cell, 2009.
Ruolo di NPC1 & NPC2
Tasca
idrofobica
X
Tramite le
LDL il
colesterolo
entra nel
lisosoma
Il
colesterolo
libero è
veicolato a
NPC2
(solubile)
NPC2 trasferisce
il colesterolo a
NPC1 che è nella
membrana ma
che si proietta nel
lume del lisosoma
attraverso dei
lunghi loop
idrofilici.
NPC1 tramite cambi
conformazionali fa «evadere»
il colesterolo dal lisosoma
così che possa raggiungere il
RE o le membrane
plasmatiche etc etc *
In NP-C the primary cause is a failure of LDL-derived
cholesterol to exit the lysosomes, which secondarily
causes the buildup of other lipids.
L’età di esordio influenza la
presentazione clinica
1/3 dei pz sono adulti
Il colesterolo nel cervello
LDL del non
attraversano
la
barriera
AD: la concentrazione
colesterolo
influenza la
ragion
per
cui
la
produzione di Aβ.ematoecefalica
Non è dannosa la concentrazione
del
del colesterolo
colesterolo quantomaggiorparte
più lo sbilanciamento
dello stesso nel
oltrecervello è
i valori soglia fisiologici.
Sicuramente
nellaendogeno.
fase MILD per
sintetizzato
a livello
Fino all’80%
soggetti a rischio del
alti livelli
di
colesterolo
PLASMATICO
colesterolo presente nel cervello si trova
conferiscono rischio
maggiore
di sviluppare
la malattia
nella
mielina
e la sintesi
del colesterolo
ma non se ne conosce pienamente il motivo.
avviene primariamente negli astrociti.
Nei neuroni normofunzionanti il colesterolo
viene captato dallo spazio extracellulare si
fonde
nellepatologie
vescilole
endosomiali e viene
E nelle altre
neurodegenerative?
HD: il patway biosintetico del
trasportato alla membrana plasmatica.
Il
colesterolo è nettamente alterato
colesterolo lascia il neurone dopo essere stato
nei soggetti affetti da HD.
ossidato dalla colesterolo idrossilasi. Nel
neurone
NPC il meccanismo di trasporto è
PD: il colesterolo modula l’aggregazione dell’α-sinucleina .
danneggiato
edstatine
intasato
ai vari
livelli (sistema
Pz trattati con
riducono
la deposizione
di αendosomico-lisosomiale,
apparato
Golgi).
sinucleina (ma questo effetto
potrebbediessere
legato anche
all’effetto anti-infiammatorio delle statine stesse).
(Tang Y et al, 2010; Saher G et al, 2011, Vance 2012)
Caratteristiche del campione
50 pz affetti da «demenza associata a sintomi psichiatrici e/o neurologici»
Età all'esordio: 53,4 ± 18.76 anni (media ± SD)
Screening genetico
Analisi di sequenziamento dei geni NPC1 e NPC2.
Esclusione delezioni o duplicazioni dei geni NPC1&2 attraverso MLPA.
Isolamento dell’RNA e conseguente analisi del cDNA per valutare eventuali mutazioni
che colpiscono i siti di splicing
Filipin test su soggetti mutati
Dosaggio degli ossisteroli
Esclusione di altre mutazioni presenti sui geni AD e FTD nei soggetti NPC-mutati.
Valutazione del profilo di rischio genetico (ApoE, Aplotipi TAU)
Analisi in silico delle mutazioni eventualmente identificate.
4 mutazioni identificate in
eterozigosi
N
1
2
3
4
Age
67
62
69
52
Sex
♀
♀
♂
♀
Onset
64
32
61
39
Clinical picture
PSP
CBS
CBS
CBS
First symptom
Dysarthria
Psychosis
behavioural
changes
apraxia cognitive
decline
Dementia
+
+
+
+
Parkinsonism
+
-
+
+
Dysphagia & Dysarthria
+
+
-
+
VSGP
+
+
+
+
Mutation
NPC1:
F284LFsX26
NPC1: N222S
and
rs66620415
NPC2:c441+1G>A
NPC2:V30M
Filipin test
Biochemical
variant
Negative
Biochemical
variant
Inconclusive
Oxisterols
Normal
Normal
Upper level
Normal
mRNA
Negative
Negative
Alterated
Negative
MLPA
Negative
Negative
Negative
Negative
In silico analysis
«disease causing»
«uncertain»
«disease causing»
«uncertain»
Ulteriori
approfondimenti
Filipin
test
genetici
N
1
2
3
4) Filipin staining
revealed a very
weak intracellular
cholesterol storage
4
Apo E
E3/E3
E3/E3
E3/E3
E3/E4
AplotipiTau
H1H2
H1H1
H1H1
H1H2
Altre mutazioni
-
-
2) Filipin staining
was negative
1) Filipin staining
revealed a moderate
accumulation of
intracellular
cholesterol compatible
with a variant
biochemical
phenotype.
PGRN:
A561A;
A561G a
3) Filipin revealed
variant biochemical
phenotype.
-
Qual è il ruolo di queste «varianti»?
Sono causali di
malattia e portano ad
una forma
lieve/moderata di
malattia di NPC che
insorge tardivamente
con sintomi moderati
e lenta progressione!
Potrebbero essere dei
dei fattori di rischio
per patologie
neurodegenerative
1&3:
PzPz
2 ha
due varianti
dibattute
NPC1;
NPC su
score
>70;
Pz4 Sintomi
MAPT H2
+
viscerali;
ApoE4
oltre la V30M
Dati di letteratura
su NPC2.
Genetica molecolare
Età
Bioinformatica
Pz 2 &4 ??
Tirando le somme...
Non siamo riusciti a chiarire inequivocabilmente se le varianti NPC1 e
NPC2 in eterozigosi siano causali in questa coorte.
Diventa fondamentale ampliare le conoscenze e migliorare l'iter
diagnostico per le demenze atipiche.
Un approccio epidemiologico volto a valutare la frequenza delle
malattie neurodegenerative in popolazioni a rischio, come i familiari
dei pazienti NPC, sarà necessario per chiarire il ruolo di questi geni
nello sviluppo di deterioramento cognitivo.
Studiare il meccanismo legato all’ alterato metabolismo lipidico e al
misfolding proteico nelle malattie neurodegenerative al fine di dare
utili indicazioni per nuove ed innovative terapie nella demenza.
