Integration of advanced molecular analyses and magnetic resonance imaging for the identification of biomarkers of disease progression in multiple sclerosis

Presupposti dello studio. Studi istopatologici e neuroradiologici hanno dimostrato, soprattutto negli ultimi 15 anni come la sclerosi multipla, considerata classicamente una patologia elettiva della sostanza bianca, sia una patologia caratterizzata da un coinvolgimento, fin dalle prime fasi di malattia, anche della sostanza grigia corticale e profonda che ben correla con il quadro di disabilità fisica e cognitiva ampiamente descritto. Dal punto di vista istopatologico tale coinvolgimento è caratterizzato dalla presenza di lesioni corticali che si distinguono per una minor componente infiammatoria, per un’assenza di danno a carico della barriera ematoencefalica e per un minor deposito di fattori del complemento. Alla luce di tale descrizione sembra che i meccanismi che sottendono il danno a carico della sostanza grigia differiscano almeno in parte da quelli osservati a carico della sostanza bianca. In particolare è stata osservata un’associazione tra lesioni corticali e la presenza di infiltrati infiammatori meningei correlata ad una maggiore disabilità clinica. È stato quindi evidenziato come molecole pro-infiammatorie rilasciate dalle cellule infiammatorie residenti nelle meningi diffondano attraverso lo spazio subaracnoideo e agiscono, direttamente o indirettamente attivando la componente microgliale, sulla adiacente corteccia cerebrale determinando un gradiente di danno corticale. Obiettivi. L’obiettivo di questo studio è stato quello di verificare la presenza di possibili potenziali biomarcatori di danno corticale mediante l’applicazione combinata di: a) tecniche avanzate di analisi proteica e analisi molecolare applicate allo studio del liquido cerebro spianale; b) tecniche non convenzionali di risonanza magnetica, in grado di caratterizzare il danno a carico della sostanza grigia sia focale che diffuso. Materiali e metodi. Sono state arruolate due coorti di pazienti: la prima studiata retrospettivamente era composta da 35 pazienti e 5 controlli; la seconda arruolata nello studio con un approccio di tipo longitudinale era composta da 31 pazienti e 13 controlli. Tutti i pazienti erano caratterizzati da un esordio relativamente recente e la precedente somministrazione di terapie immunomodulanti rappresentava un criterio di esclusione. Tutti i pazienti si sono sottoposti ad un iter diagnostico completo comprensivo di valutazione clinica, esami di laboratorio, esame del liquido cerebrospinale e risonanza magnetica comprensiva di sequenze non convenzionali per verificare la presenza di lesioni della sostanza grigia. Lo studio del liquido cerebrospinale prevedeva inoltre uno studio di analisti proteica mediante immuno-assay (Bio-Plex System technique Biorad - Bio-Plex Pro Human Chemokine panel 40-plex) per lo studio di 40 citochine/chemochine e uno studio di analisi di gene expression. Risultati. L’analisi proteica del liquor nella prima coorte ha evidenziato la presenza di elevati valori di CXCL13 (p=0,00006), CCL19 (p=0,0019), CCL1 (p=0,00018), e CCL22 (0.0009) rispetto alla popolazione di controllo. L’analisi proteica della seconda coorte ha evidenziato, sempre rispetto alla popolazione di controllo, un aumento delle seguenti citochine: CXCL13, CXCL10, CXCL11 e CCL2. Dopo stratificazione in base al carico corticale abbiamo evidenziato nei pazienti con un maggior coinvolgimento della sostanza grigia un aumento dei livelli proteici di CXCL13 e una maggior espressione di CD20, CD138, CXCL13 and LTa a supporto di un ruolo della risposta infiammatoria mediata dai linfociti B. Conclusioni. L’analisi combinata di liquor e risonanza magnetica suggerisce che la risposta immunologica mediata dai linfociti B gioca un ruolo importante nella patogenesi della sclerosi multipla e che il livello di infiammazione intratecale ben correla con la patologia corticale. I risultati del nostro studio suggeriscono quindi che l’uso di biomarker liquorali potrebbero essere di supporto nella caratterizzazione della patologia corticale nella sclerosi multipla.