[autismo-biologia] alterata percezione del dolore nella delezione di Shank3

[daniela a autismo33.it]

Da molto tempo ci si chiede se le persone con autismo percepiscono poco il
dolore o se, pur percependolo, non sanno esprimere questa loro percezione.
Han e colleghi, per rispondere a questo quesito, hanno studiato la 
condizione caratterizzata dalla delezione di Shank3 e hanno fatto una
serie di esperimenti totalmente nuovi spostando l’attenzione dal cervello
ai neuroni  sensitivi primari dei gangli dorsali del sistema nervoso
periferico. I risultati sono stati pubblicati nel seguente articolo

Han et al., SHANK3 Deficiency Impairs Heat Hyperalgesia and TRPV1 Signaling
in Primary Sensory Neurons, Neuron
(2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2016.11.007


https://www.researchgate.net/publication/311341011_SHANK3_Deficiency_Impairs_Heat_Hyperalgesia_and_TRPV1_Signaling_in_Primary_Sensory_Neurons


da cui risulta una situazione estremamente complessa nella quale la
percezione del dolore é alterata per meccanismi che dipendono non dal
cervello, ma dalla carenza di Shank3 a livello dei gangli dorsali del
sistema nervoso periferico. Ha letto per noi l’articolo Giorgio Lenaz,
professore emerito di biochimica all’Universitá di Bologna.
Ecco il suo resoconto

Neuron 2017


La deficienza di SHANK3 abolisce la ipersensibilità al calore e la
segnalazione del recettore-canale ionico TRPV1 in neuroni sensoriali
primitivi
Q. Han et al
Duke University Medical Cnter, Durham NC, USA

Commento.
Si tratta di un lavoro complesso estremamente accurato, condotto con una
molteplicità di tecniche e ricco di appropriati controlli. L’osservazione
che la proteina SHANK3, già implicata nei disordini dello spettro
autistico a livello del sistema nervoso centrale, è in grado di spiegare
disturbi della sensibilità a livello periferico che accompagnano la
sintomatologia autistica rafforza il ruolo delle mutazioni del gene SHANK3
 e in genere della eziopatogenesi genetica dei disordini dello spettro
autistico.
INTRODUZIONE
Gli individui affetti da disordini dello spettro autistico (ASD)
presentano spesso disturbi sensoriali in relazione al tatto, all’odorato,
al gusto e al dolore. In particolare la sensibilità al dolore non è ben
chiarita in soggetti ASD. Sembra essere presente una maggior tolleranza a
lesioni dolorose come botte e tagli, oltre a una tendenza a comportamenti
autolesivi come sbattere la testa, pizzicarsi la pelle o mordersi. In
contrasto con queste osservazioni si verifica a volte una risposta
comportamentale esagerata al dolore. Inoltre è stato anche suggerito che i
bambini con ASD hanno una mimica facciale deficitaria che potrebbe far
scambiare una mancata risposta al dolore con insensibilità. Queste
contraddizioni sono probabilmente dovute alla scarsa conoscenza dei
meccanismi che regolano la sensibilità al dolore in ASD.
Numersoi geni sono stati implicati in ASD, tra cui geni che regolano la
trasmissione sinaptica. Il sistema di proteine SHANK3  costituisce
un’impalcatura proteica nella zona densa post-sinaptica delle sinapsi
eccitatorie glutammatergiche. Evidenze su base genetica hanno stabilito
che i geni che codificano per queste proteine sono considerati come
importanti geni causali dei disturbi autistici idiopatici. Topi con
mutazioni di SHANK3 mostrano disturbi delle sinapsi a glutammato che
ricordano quelli presenti in modelli murini della sindrome del cromosoma X
fragile, della sindrome di Rett e della sindrome di Angelman. SHANK3 mappa
sul cromosoma 22.q.13.3: è interessante che 77% dei pazienti con sindrome
di Phelan-McDermid, con delezione del 22.q.13 e dell’intero gene SHANK3,
manifestano diminuita sensibilità al dolore.
In questo studio gli autori hanno deleto l’intero gene SHANK3 in topi,
ottenendo un quadro genetico simile a quello della maggioranza dei
pazienti ASD; in particolare gli autori hanno esaminato il ruolo di SHANK3
nei neuroni sensitivi primari dei gangli dorsali del sistema nervoso
periferico [Questi neuroni raccolgono gli stimoli sensitivi provenienti
dalle terminazioni periferiche e le trasmettono al corno posteriore del
midollo spinale] . In particolare hanno studiato l’espressione di SHANK3
nelle terminazioni presinaptiche degli stessi neuroni a livello del
midollo spinale, rivelando un ruolo presinaptico di SHANK3 nella
trasmissione del dolore attraverso la regolazione del recettore-canale
ionico sensibile al potenziale detto TRPV1: l’insufficienza di SHANK3
infatti produce profondi difetti della funzione di TRPV1 in neuroni murini
ed umani.
Per lo studio sono stati usati tre ceppi di topi: controlli senza
delezione, deleti di SHANK3 omozigoti e deleti eterozigoti.

RISULTATI
Diversi test di sensibilità al calore e al dolore acuto non hanno mostrato
alcuna differenza tra i tre gruppi. Al contrario il dolore cronico è
alterato nei topi con delezione. Infatti una iniezione intraplantare di
adiuvante di Freund o di capsaicina produceva una infiammazione cronica
dolorosa caratterizzata da iperalgesia al calore. L’iperalgesia era
significativamente ridotta sia nei topi omozigoti SHANK3-deleti che, in
grado minore, negli eterozigoti. Esperimenti di controllo hanno rivelato
che l’effetto non è dovuto a perdita di neuroni o deficit di innervazione,
ma di effettiva perdita della sensibilità al dolore .
L’espressione di SHANK3 nei neuroni sensitivi primari e nelle terminazioni
nel midollo spinale è stata studiata con diverse tecniche, rivelando una
localizzazione sia presinaptica che postsinaptica nel corno dorsale del
midollo spinale.
Per comprendere il meccanismo molecolare con cui SHANK3 regola la
sensibilità al dolore, gli Autori hanno studiato l’attività elettrica di
neuroni del ganglio dorsale dei tre ceppi di topi: le correnti indotte
dalla iniezione di capsaicina nelle cellule attraverso il recettore-canale
TRPV1 erano molto diminuite nei topi SHANK3-deleti eterozigoti rispetto ai
controlli, e quasi abolite negli omozigoti. La diminuita attività di TRPV1
era sicuramente dovuta all’assenza di SHANK3 poiché l’attività veniva
ripristinata dalla re-inserzione del gene SHANK3 nei neuroni; è
significativo che la re-inserzione di un gene SHANK3 con una mutazione
legata all’autismo nell’uomo non era in grado di ripristinare le correnti
di TRPV1.
Poiché la corrente che passa per TRPV1 regola la liberazione del
neurotrasmettitore glutammato a livello presinaptico, gli Autori hanno
anche studiato la trasmissione sinaptica eccitatoria negli stessi neuroni
dopo iniezione di capsaicina, indagando le correnti postsinaptiche in
interneuroni spinali collegati alle terminazioni presinaptiche di cui
sopra. Mentre l’attività elettrica basale era normale in tutti e tre i
gruppi, l’attività indotta dall’iniezione di capsaicina era fortemente
ridotta nei topi SHANK3-deleti. Quindi SHANK3 è necessaria anche per la
plasticità sinaptica mediata dalle correnti presinaptiche attraverso
TRPV1. [In altre parole SHANK3 non modifica la trasmissione basale del
dolore attraverso la trasmissione nervosa nei nervi sensitivi, ma è
necessaria per modulare la ipersensibilità cronica attraverso una maggior
liberazione del neurotrasmettitore glutammato indotta dall’attivazione del
canale TRPV1 potenziando così lostimolo]
Questa interpretazione è suffragata da studi che hanno mostrato la
co-localizzazione di SHANK3 e TRPV1 nei neuroni delle radici dorsali e la
loro interazione fisica a livello strutturale; vari esperimenti hanno
dimostrato che SHANK3 modula l’espressione in superficie del canale TRPV1
da cui dipende la sua attività elettrica.
In un’ultima serie di esperimenti gli Autori hanno studiato l’effetto di
SHANK3 sulla funzione di TRPV1 in neuroni del ganglio dorsale umano
prelevati da donatori sani. Era osservata un’estesa espressione di SHANK3,
che si co-localizzava ampiamente con TRPV1. Gli Autori hanno diminuito
l’espressione di SHANK3 in questi neuroni attraverso l’uso di siRNA (small
interfering RNA) che si lega all’RNA messaggero specifico neutralizzando
la sua traduzione in proteina. La diminuzione di SHANK3, anche se
parziale, si accompagnava alla completa soppressione delle correnti
indotte da capsaicina. Inoltre, anche se la quantità di TRPV1 non era
mutata, ne veniva alterata la funzione. Pertanto si dimostra il ruolo di
SHANK3 nel modulare la trasmissione sinaptica a livello presinaptico anche
in neuroni umani.
Questo studio per la prima volta implica SHANK3 nel sistema nervoso
periferico, mentre finora la sua funzione era stata collegata
esclusivamente al sistema nervoso centrale. Inoltre lo studio puntualizza
una fondamentale azione di SHANK3 a livello presinaptico oltre alla
funzione postsinaptica finora più conosciuta.
In questo modo questa ricerca rafforza il ruolo di SHANK3 nella patogenesi
dell’autismo, in quanto contribuisce a spiegare i disturbi a livello
periferico che accompagnano i disordini autistici.