Journal Club - Univa Calabria
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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.
