L’insulina e l’exendina-4 riducono l’apoptosi e l’accumulo di huntingtina mutata a livello neuronale

La neurodegenerazione è definita come un danno progressivo delle funzioni cerebrali con conseguente morte delle cellule neuronali. È ampiamente dimostrata in letteratura l’esistenza di un loop patologico tra il diabete mellito e le malattie neurodegenerative, tra cui la Malattia di Huntington (MH), una patologia causata da una mutazione autosomica dominante nel gene codificante per l’Huntingtina (HTT) e responsabile dell’espansione del tratto di poliglutammine (poli-Q) al suo interno. L’accumulo della proteina così mutata è alla base del processo patogenetico della malattia, la cui caratteristica principale è la degenerazione dei neuroni striatali. Numerose evidenze che correlano la MH al diabete sono state riscontrate sia nei pazienti affetti da tale patologia che in diversi modelli sperimentali, dimostrando la condivisione di meccanismi patogenetici tra le due patologie. Negli ultimi anni studi condotti sull’uso di molecole ipoglicemizzanti per la terapia di malattie neurodegenerative hanno dimostrato come la somministrazione intranasale di insulina (Ins) migliori le funzioni cognitive in pazienti con diabete mellito di tipo 2, e come la somministrazione di exendina-4 (Ex-4) aumenti la sopravvivenza di modelli murini della MH, assieme al miglioramento del controllo glicemico. In virtù di tali considerazioni, lo scopo del presente lavoro è stato quello di valutare l’effetto protettivo di queste due molecole ipoglicemizzanti impiegate nel trattamento del diabete, in un modello in vitro di neurodegenerazione, caratterizzato dall’accumulo di HTT mutata e da apoptosi. In cellule di neuroblastoma umano SH-SY5Y, differenziate e non, la 6-idrossidopamina (6- ohda), riduceva la vitalità cellulare, induceva apoptosi ed accumulo dell’HTT mutata, mentre diminuiva la fosforilazione dell’HTT in S421, modificazione post-traduzionale associata alla protezione dalla tossicità dell’HTT mutata. Il pretrattamento con Ex-4 o con Ins era in grado di contrastare l’accumulo di HTT mutata, ripristinando i livelli di fosforilazione dell’HTT in S421. L’effetto neuroprotettivo delle molecole ipoglicemizzanti in esame, era mediato dal ripristino dell’attività e dell’espressione delle chinasi AKT1 e SGK1, alterate dal trattamento con la 6-ohda. Contestualmente, la 6-ohda incrementava l’espressione della fosfatasi PP2B, suggerendo una sua maggiore azione di defosforilazione sull’HTT, la quale viene limitata da entrambe le molecole esaminate. Questo meccanismo protettivo si riflette sul miglioramento della vitalità cellulare e sulla capacità dell’Ex-4 e dell’Ins di contrastare l’apoptosi. L’azione neuroprotettiva dell’Ex-4 e dell’Ins era mediata anche dall’attivazione della chinasi AMPK1, 5 regolata negativamente dalla defosforilazione da parte della PP2B. Inoltre, l’attivazione di AMPK1, promuoveva l’espressione di SIRT1 e SIRT3; per tutte e tre queste molecole, è riportato un ruolo protettivo dalla tossicità dell’HTT mutata, in diversi modelli sperimentali. Il trattamento con la 6-ohda, parallelamente all’aumento dell’espressione della PP2B, determinava una diminuzione della fosforilazione di AMPK, limitata dalla presenza dell’Ex4 o dell’Ins. Analogamente, la 6-ohda riduceva i livelli di espressione di SIRT1 e SIRT3, mentre il pretrattamento con Ex-4 o con Ins ne ripristinava i livelli. Inoltre, anche la chinasi PKCε, il cui ruolo protettivo a livello neuronale è mediato da SIRT1, subiva la stessa modulazione osservata per le sirtuine, sia in seguito al trattamento con la 6-ohda, che in presenza dell’Ex-4 o dell’Ins. I risultati ottenuti in questo lavoro dimostrano l’induzione di un modello neurodegenerativo in vitro caratterizzato da apoptosi ed accumulo di HTT mutata, da parte della 6-ohda; in tale modello le due molecole ipoglicemizzanti in esame sono in grado di contrastare l’effetto dannoso osservato, mediante l’attivazione di un meccanismo protettivo che prevede il ripristino della fosforilazione dell’HTT, mediante la regolazione di AKT1, SGK1 e della PP2B, pathway che converge con quello che vede l’azione di AMPK1, SIRT1, SIRT3 e PKCε, nella protezione delle cellule dall’evento ultimo della neurodegenerazione: l’apoptosi.