Accesso refertazione online | Login | Non hai un accesso? Richiedilo ora!

Versione Italiano | English Version

Alzheimer - Test predittivo pro-infiammatorio

Genetica Molecolare
Alzheimer - Test predittivo pro-infiammatorio
 
Test predittivo pro-infiammatorio per la demenza di tipo Alzheimer
 

La Malattia di Alzheimer (MA) è la principale causa di demenza e di decadimento cognitivo nella popolazione anziana. La malattia si manifesta con la perdita dei neuroni e delle sinapsi (contatti tra le cellule del sistema nervoso) e con la deposizione tra le cellule di sostanza Amiloide e di matasse neurofibrillari ( depositi di sostanze inerti ). Queste alterazioni sono ritenute essenziali per la diagnosi della malattia e hanno effetti tossici sulle cellule neuronali che progressivamente muoiono anche in conseguenza della deposizione cerebrale di queste sostanze. La progressiva perdita di contatti tra le cellule neuronali, ha col tempo come conseguenza la comparsa di alterazioni della memoria delle capacità cognitive e del comportamento. Vi sono anche altri meccanismi che inducono la morte neuronale, quali ad esempio la produzione di sostanze con attività pro-infiammatoria protratta nel tempo.

L’ipotesi di un coinvolgimento di una anormale risposta immunitaria nella patogenesi della malattia di Alzheimer è ormai stata ampiamente dimostrata. Infatti anche se non è ancora chiaro se i processi infiammatori presenti nel cervello dei pazienti affetti siano un evento primario o un evento secondario, è ormai certo che l’infiammazione gioca un ruolo importante per lo sviluppo della malattia. Infatti numerosi studi epidemiologici hanno dimostrato che nei soggetti sottoposti a terapie con farmaci anti-infiammatori non steroidei ( come l'aspirina o simili ) si osservava una diminuita incidenza della demenza e del decadimento cognitivo età-associato. Quindi le sostanze ad attività pro-infiammatoria sono importanti nell'induzione di parte della neurodegenerazione associata al decadimento cognitivo, ai deficit della memoria e all'insorgenza della demenza. Inoltre studi istopatologici hanno mostrato che nel cervello dei pazienti con la malattia di Alzheimer esistono lesioni caratteristiche. Fra queste ricordiamo un’iper-attivazione degli astrociti e della glia cerebrale (astrogliosi reattiva). Queste cellule accessorie del encefalo producono e rilasciano molecole con funzione infiammatoria.

La manifestazione della demenza è probabilmente il punto di arrivo di una lunga serie di eventi i quali, dopo svariati anni di processi neurodegenerativi silenti, si rendono visibili con i sintomi clinici della malattia, quali perdita della memoria, disorientamento e alterazione della personalità.

E' importante notare che il cervello anziano è in grado di compensare, per un lungo periodo (probabilmente anche per diversi anni), le alterazioni che si accumulano dentro e fra le cellule nervose. Ciò e possibile fino ad un punto in cui la soglia di compensazione del cervello è saturata dai processi neurodegenerativi e si ha la comparsa della sintomatologia cognitiva.

I polimorfismi (diversi modi di manifestazioni dei geni) a singolo nucleotide (SNPs) di certi geni infiammatori sono già stati associati al rischio di sviluppare la malattia di Alzheimer. Altri studi hanno suggerito che la combinazione di differenti polimorfismi sui geni di varie molecole infiammatorie (IL-1, ACT, IL-10) e molecole coinvolte nel metabolismo cerebrale (HMGCR, VEGF) mostra un effetto additivo sul rischio di malattia di Alzheimer. È perciò possibile, combinando differenti SNP (già dimostrato in diversi studi caso/controllo associati al rischio di malattia di Alzheimer), creare un profilo genetico complesso ma indicativo di rischio individuale che ci può dare un'idea abbastanza precisa della probabilità di sviluppare decadimento cognitivo e più avanti nel tempo la malattia di Alzheimer. L'individuazione dei portatori di un rischio aumentato di sviluppare risposte pro-infiammatorie cerebrali permette di iniziare in questi soggetti sani una terapia precoce.

 Il test genetico

 Il test si basa sull’analisi di 7 polimorfismi  genetici, localizzati su 6 geni, che sono stati trovati associati ad un aumentato rischio di demenza senile, allo scopo di determinare un profilo di rischio pro-infiammatorio che consente di identificare soggetti con un elevato rischio di sviluppare il decadimento cognitivo e/o la demenza. Questo gruppo di polimorfismi è stato specificamente testato su un’ampia popolazione di pazienti affetti e di soggetti di controllo comparabili per sesso ed età, applicando una comparazione statistica opportuna. Questa comparazione statistica ha permesso di elaborare i dati ottenuti su tutti i polimorfismi in oggetto e ha dato risultati sulla importanza relativa di ciascun polimorfismo nel rischio di DA.

 Elenco dei geni investigati e delle varianti genetiche studiate  

Gene analizzato

Varianti genetiche studiate

ACT

-51 G-T

APO E

Cys112Arg

Arg158Cys

HMGCR

-911 C-A

IL-1B

-511 C-T

IL-10

-1082 G-A

VEGF

-2578 C-A

 

Interleuchina-1B (IL-1B): polimorfismo -511 C-T

 Il gene dell’ interleuchina-1 (IL-1) è situato sul cromosoma 2 dove è presente un aggegato di geni che codifica sia per l’IL-1b, IL-1a e per il recettore di queste due molecole. L’IL-1 è una citochina pluripotente coinvolta nell’attivazione delle risposte immunologiche e dell’infiammazione. L’IL-1b in particolare viene rilasciata nel torrente circolatorio ed ha la proprietà di indurre febbre, sonno, anoressia e ipotensione. Nel sistema nervoso centrale è un importante mediatore delle risposte immunitarie cerebrali e la sua inappropriata espressione può contribuire a disfunzioni cerebrali in vari modi; in particolare ha la proprietà di attivare l’endotelio, promuovere una up-regolazione di numerosi fattori coinvolti nell’amplificazione dell’infiammazione e alterare la permeabilità della barriera ematoencefalica. Nell’ demenza di tipo Alzheimer (DA) viene espressa dalla microglia attivata che circonda le placche senili, sembra inoltre che promuova la sintesi e la processazione dell’APP (proteina da cui deriva la proteina bamiloide) aumentando così la presenza di depositi amiloidi e la formazione delle placche senili. Diversi studi si sono focalizzati sul polimorfismo presente sul promotore dell’IL-1b in posizione -511 che consiste nella sostituzione di una C (citosina) con una T (timina). Questo polimorfismo è stato studiato su un’ampia popolazione italiana affetta da DA e seguita per due anni dal punto di vista cognitivo e su un numeroso gruppo di soggetti non dementi usati come controllo. La presenza del genotipo TT aumenta il rischio di sviluppare la malattia, pertanto i soggetti portatori di tale genotipo hanno maggiori probabilità di sviluppare la  malattia rispetto ai non portatori. Sciacca Neurobiol Aging. 2003 Nov;24(7):927-31

 Interleuchina-10 (IL-10): mutazione G-1082A

 Il gene dell’ interleuchina 10 (IL-10) è localizzato sul cromosoma 1 e codifica per l’omonima proteina. L’IL10 è una molecola antinfiammatoria ovvero inibisce il rilascio delle citochine pro-infiammatorie durante lo sviluppo delle risposte infiammatorie. Viene secreta dai linfociti T, monociti e macrofagi. L’IL-10 viene sintetizzata anche nel sistema nervoso centrale e la sua funzione è quella di limitare la risposta infiammatoria e promuovere la sopravvivenza neuronale durante infezioni. Poiché la neuroinfiammazione è associata alla demenza e l’anomala produzione di fattori infiammatori può concorrere alla manifestazione clinica della malattia e al suo progressivo peggioramento lo studio di questa citochina con funzione regolatoria sulla risposta infiammatoria ha suscitato un grande interesse fra gli studiosi della malattia di Alzheimer. Sono stati quindi individuati vari polimorfismi nel gene di questa molecola. Il più interessante è il polimorfismo presente in posizione -1082 nel promotore del gene IL-10. Questo polimorfismo consiste nella sostituzione di una G (guanina) con una A (adenina). Studi in vitro hanno dimostrato che la presenza della base A provoca una minore secrezione della molecola e quindi una minore capacità di regolare le risposte infiammatorie. Diversi studi effettuati su gruppi di pazienti con probabile AD e relativo gruppo di controllo hanno dimostrato che la presenza del genotipo AA aumenta il rischio di sviluppare la malattia. Tale genotipo, inoltre, aumenta anche la velocità del decadimento cognitivo nei pazienti affetti dalla malattia. Lio (2003) Genes Immun. Apr;4(3):234-8

 Alfa-1-antichimotripsina (AACT): mutazione -51 G-T

 Il gene dell’ alfa-1-antichimotripsina (ACT) è sul cromosoma 14 e codifica per una proteina chiamata ACT, una molecola che ha attività inibitoria nei confronti di alcuni enzimi specifici. E' una delle principali proteine della fase acuta e viene rilasciata dal fegato durante le prime fasi della risposta infiammatoria acuta. In condizioni fisiologiche la sua concentrazione plasmatica è bassa ma aumenta rapidamente e drasticamente in seguito a processi infiammatori. Viene rilasciata principalmente dalle cellule epatiche sotto stimolazione di altre proteine ma anche altri tipi di cellule, come ad esempio i macrofagi, le cellule endoteliali e epiteliali sono in grado di sintetizzare questa proteina. Questa proteina ha suscitato un grande interesse nell’ambito dello studio della malattia di Alzheimer in quanto è presente come componente secondario nelle placche senili e depositi di sostanza amiloide. L’ACT è secreta dagli astrociti iper-reattivi che circondano le placche di amiloide cerebrali e le lesioni neurodegenerative presenti nell’encefalo dei pazienti affetti DA. L’ACT, è un marcatore importante. Infatti non solo è presente all’interno delle placche cerebrali ma alcuni studi hanno dimostrato con che tale proteina è presente a livelli elevati anche nel fluido cerebrospinale e nel sangue dei pazienti. Recentemente è stato completato il sequenziamento della regione promotrice del gene dell’ACT alla ricerca di polimorfismi interessanti in relazione alla demenza. Quello più significativo è presente in posizione -51 e consiste nella sostituzione di una G (guanina) con una T (timina). Con esperimenti di trasfezione si è potuto dimostrare che la presenza della base T implicava una maggiore secrezione della molecola stessa da parte di linee cellulari astrocitarie. Questo polimorfismo (ACT -51) è stato studiato in una popolazione ampia di pazienti affetti dalla DA seguiti longitudinalmente e in gruppo di controlli non dementi. I risultati ottenuti permettono di affermare che il polimorfismo del gene dell’ACT in posizione -51 è un fattore di rischio per la malattia di Alzheimer soprattutto per i casi ad insorgenza precoce e che tale polimorfismo influenza anche la velocità di decadimento cognitivo dei pazienti affetti dalla malattia. In altre parole i portatori del genotipo TT dopo la manifestazione della malattia presentano un decadimento cognitivo più veloce durante i due anni di osservazione clinica. Licastro F (2005) Neurobiol Aging. Apr;26(4):449-53.

 Apolipoproteina E (APO E): genotipizzazione alleli E2, E3, E4

 Il gene APOE, è situato sul cromosoma 19 e codifica per l’ apolipoproteina E (APOE), una proteina plasmatica, coinvolta nel trasporto del colesterolo, che si lega alla proteina amiloide. Sono presenti tre isoforme (conformazioni strutturali diverse della stessa proteina) di ApoE: Apoε2, Apoε3 e Apoε4 che sono i prodotti di 3 forme alleliche diverse (ε2, ε3, ε4). Queste diverse isoforme sono determinate  dal cambiamento dell’amminoacido in due diverse posizioni (varianti Cys112Arg e Arg158Cys). L’ApoE viene sintetizzata principalmente nel fegato ed ha la funzione di trasportatore lipidico. A livello cerebrale viene sintetizzata dagli astrociti, e la funzione di questa proteina a questo livello è quella di trasportare il colesterolo sia nel parenchima cerebrale che nel fluido cerebrospinale. Quando è complessata a lipidi ad alta densità (colesterolo) si lega al recettore specifico presente sui neuroni e stimola la crescita dei neuriti e delle sinapsi dei neuroni. Nella malattia di Alzheimer l’ApoE è presente nelle placche senili, negli ammassi neurofibrillari e nei depositi amiloidi cerebrovascolari presenti nel cervello dei pazienti affetti dalla malattia. ApoE è stato il primo fattore di rischio genetico associato alla DA. Già nel 1989 era stata descritta l’associazione di questo gene con la malattia: l’allele ApoE e4 era molto più frequente nei soggetti affetti dalla malattia rispetto ai controlli. La presenza del genotipo APOE4, anche in eterozigosi, determinerebbe un aumento di circa 3 volte del rischio di sviluppare la malattia nelle forme ad esordio tardivo, familiari e sporadiche. Studi successivi hanno spiegato anche le ragioni di questa associazione, ovvero l’ApoE e4 lega con maggiore affinità le fibrille amiloidogeniche causandone una maggiore precipitazione e quindi una più veloce formazione  di placche senili. In più il rischio di sviluppare la malattia è anche dipendente dal numero di alleli e4 poiché gli individui omozigoti portatori del genotipo e4/e4 hanno un maggior rischio di sviluppare la malattia rispetto ai portatori di un solo allele e4 (eterozigoti). Weisgraber, 1981, J. Biol. Chem. 256: 9077-9083; Rall, 1982, Proc. Nat. Acad. Sci. 79: 4696-4700; Das, 1985, J. Biol. Chem. 260: 6240-6247; Paik, 1985, Proc. Nat. Acad. Sci. 82: 3445-3449.

 Idrossi-metil-glutaril-coenzima A reduttasi (HMGCR): polimorfismo -911 C-A

 L’ idrossi-metil-glutaril-coenzima A reduttasi (HMGCR) è un gene che codifica per l’omonima proteina, un enzima fondamentale per la sintesi del colesterolo. L’HMGCR è anche il target biologico delle statine, una famiglia di  farmaci che agisce abbassando i livelli di colesterolo. Studi epidemiologici hanno riportato una associazione negativa tra l’uso di statine e rischio di sviluppare la DA. In altre parole l’incidenza della demenza era più bassa nei soggetti che usavano questi farmaci. Queste osservazioni hanno quindi promosso altre indagini sul potenziale ruolo di HMGCR nello sviluppo della malattia. Inoltre tali studi hanno anche dimostrato una possibile associazione dei livelli di colesterolo sierico e malattia di Alzheimer; infatti l’aumento di tali livelli è associato ad un aumento della suscettibilità alla malattia. E’ stato individuato un polimorfismo nella regione promotrice del gene HMGCR in posizione -911 e risulta nella sostituzione di una C (citosina) con una A (adenina). Questo polimorfismo è stato studiato in una ampia coorte di pazienti  con probabile malattia di Alzheimer seguiti longitudinalmente e relativo gruppo di controllo e questo polimorfismo è risultato essere associato ad un aumentato rischio di sviluppare la malattia e ad una progressione più veloce della stessa. Licastro F Neurobiol Aging. 2006 Aug 21

Vascular endothelial growth factor (VEGF): polimorfismo -2578 C-A

 Il fattore di crescita vascolare endoteliale (VEGF) è un gene situato sul cromosoma 6 e codifica per una proteina  in grado di promuovere la neoangiogenesi. Con questo termine si intende un insieme di processi funzionali atti alla formazione di nuovi vasi sanguigni a partire da quelli esistenti. In qualsiasi tipo di processo angiogenetico si ha l’attivazione delle cellule endoteliali, le cellule che formano la parete del vaso sanguigno, che, a seguito di una forte carenza, o totale assenza, di ossigeno iniziano a rilasciare diversi fattori in grado di mediare segnali cellulari vitali per l’organismo. Il VEGF è fondamentale sia nella regolazione dell’angiogenesi fisiologica che di quella patologica, poiché viene prodotto anche dalle cellule neoplastiche di alcuni tipi di tumore, quando si trovano in stato di forte ipossia. Il VEGF provoca l’aumento della permeabilità vascolare, il rilascio di proteasi, enzimi in grado di “tagliare” le proteine, importanti per l’invasione cellulare e il rimodellamento dei tessuti. E’ stato recentemente suggerito che la Malattia di Alzheimer potrebbe essere un disordine angiogenesi-dipendente in quanto una attivazione endoteliale anormale potrebbe essere responsabile della deposizione amiloide e della morte neuronale. Infatti è stata dimostrata la presenza di anomalie nelle funzioni vascolari cerebrali. Altri studi hanno dimostrato anche una funzione neuroprotettiva del VEGF in quanto stimola la sopravvivenza neuronale, la crescita, rigenerazione e differenziazione degli assoni. In più, il VEGF  ha una concentrazione più elevata nella neurocorteccia dei pazienti affetti da DA rispetto ai soggetti sani e questo gene viene espresso dagli astrociti e dalle cellule endoteliali che circondano le placche amiloidi presenti nel cervello dei pazienti affetti. Recentemente è stato trovato un polimorfismo presente nel promotore del VEGF in posizione -2578 che consiste nella sostituzione di una singola base da C ad A. Uno studio effettuato su una ampia popolazione di pazienti affetti dalla malattia, su un gruppo di pazienti non ancora affetti da Alzheimer ma con disfunzioni cognitive (MCI=mild cognitive impairment; soggetti con alterazioni cognitive lievi) e su un gruppo di soggetti sani di controllo ha dimostrato che questo polimorfismo nella popolazione italiana è associato ad un maggior rischio di sviluppare la malattia. Inoltre, prima che la demenza si manifesti si è osservato che tale polimorfismo del VEGF era associato ad un maggior rischio di decadimento cognitivo e di conversione ad Alzheimer nei pazienti con MCI. Del Bo Ann Neurol. 2005 Mar;57(3):373-80. Licastro F Neurobiol Aging. 2006 Aug 21

 
Condividi su :