Pathogenetic mechanisms in motor neuron diseases

La Sclerosi Laterale Amiotrofica, SLA, e l’Atrofia Muscolare Spinobulbare (o malattia di Kennedy, KD) sono due rari disturbi degenerativi del sistema nervoso, caratterizzati da un precoce coinvolgimento dei neuroni motori. La SLA è caratterizzata da degenerazione e morte di motoneuroni superiori e inferiori, che comporta debolezza muscolare generalizzata e atrofia, incapacità di parlare e deglutire, e progressiva paralisi fino alla morte, causata da arresto respiratorio. La sua patogenesi è ancora sconosciuta. La KD è un disturbo ereditario legato al cromosoma X dei neuroni motori, causato da un’anormale espansione del trinucleotide CAG nel primo esone codificante del gene del recettore degli androgeni (AR), il quale risulta in una proteina con un più esteso tratto di poliglutammine. Le principali caratteristiche cliniche sono debolezza muscolare bulbare e degli arti prossimali. Il presente studio sviluppa due principali argomenti su queste due malattie dei motoneuroni, allo scopo di comprenderne i meccanismi patogenetici utili per fini diagnostici, prognostici e terapeutici. Nella nostra coorte di pazienti SLA, abbiamo valutato il muscolo scheletrico come possibile sito per un biomarcatore, attraverso l’analisi della proteina TDP-43 in 30 biopsie muscolari; non sono state trovate alterazioni patologiche e questo ci ha permesso di concludere che le patologie da TDP-43 non si possono considerare sistemiche. Abbiamo anche screenato 222 pazienti SLA per mutazioni nei geni TARDBP e FUS/TLS che potessero essere coinvolte nella patogenesi della malattia; abbiamo trovato due pazienti con la stessa mutazione in TARDBP e abbiamo potuto confermarne le frequenze nella popolazione SLA. Infine, abbiamo genotipizzato lo SNP rs1541160 del gene KIFAP3 in 228 pazienti SLA e abbiamo potuto stabilire una forte relazione tra il genotipo minore CC e un particolare fenotipo SLA, upper motor neuron-dominant ALS. Per quanto riguarda la KD, lo scopo dello studio è stato quello di capire se la miopatia poteva scaturire a livello muscolare (anziché essere conseguenza della denervazione) ed essere causata da AR mutato (polyQ-AR), il quale è noto per essere tossico quando accumula nel nucleo della cellula. Abbiamo valutato le capacità di differenziamento e di maturazione delle cellule satelliti di quattro pazienti KD, tenute in coltura con e senza trattamento androginico con Dihydrotestosterone (DHT); abbiamo anche valutato la localizzazione di polyQ-AR nelle cellule satelliti e nei miotubi dopo 10 giorni di differenziamento, con/senza trattamento con DHT. I risultati hanno mostrato una marcata atrofia nei miotubi KD in confronto con controlli sani, che può essere attribuita alla presenza di AR mutato dato che la proteina polyQ-AR era maggiormente espressa nei nuclei dei miotubi KD rispetto ai controlli. Questo conferma il coinvolgimento primario nel muscolo nella KD.