[autismo-biologia] Info nitrosinaptina

daniela a autismo33.it daniela a autismo33.it
Lun 14 Maggio 2018 13:40:15 CEST


> Buongiorno , ho trovato casualmente questo contatto e vorrei chiedere
> gentilmente se avete aggiornamenti relativi agli studi sulla
> nitrosinaptina... rimango in attesa di una vostra eventuale risposta
> Grazie per l'attenzione
> Cordiali saluti _______________________________________________

Ne abbiamo discusso a lungo nel settembre scorso. Ecco il messaggio del 30
novembre 2017


Il lavoro di cui si é parlato nella mail precedente é molto importante sia
per avere riprodotto nell’animale da esperimento una sindrome umana, la
aploinsufficienza di MEF2C, sia soprattutto per avere avuto successo nella
cura di sintomi simil autistici con la somministrazione di un farmaco: la
nitrosinapsina.
Per questo motivo ho chiesto al Professor Giorgio Lenaz di darci un
resoconto dettagliato dell' articolo. Eccolo

Terapia con nitrosinapsina in un modello murino di autismo,
l’aploinsufficienza di MEF2C
NitroSynapsin therapy for a mouse MEF2C haploinsufficiency model of human
autism. Tu S, Akhtar MW, Escorihuela RM, Amador-Arjona A, Swarup V, Parker
J, Zaremba JD, Holland T, Bansal N, Holohan DR, Lopez K, Ryan SD, Chan SF,
Yan L, Zhang X, Huang X, Sultan A, McKercher SR, Ambasudhan R, Xu H, Wang
Y, Geschwind DH, Roberts AJ, Terskikh AV, Rissman RA, Masliah E, Lipton
SA, Nakanishi N.
Neurodegenerative Disease Center, Scintillon Institute, San Diego, CA,
92121, USA  and Neuroscience and Aging Research Center, Sanford Burnham
Prebys Medical Discovery Institute, La Jolla, CA, 92037, USA
Nat Commun. 2017 Nov 14;8(1):1488. doi: 10.1038/s41467-017-01563-8

Abbreviazione: ASD sta per Autism Spectrum Disorder


Premessa
MEF2C (Myocyte Enhancer Factor 2C)  è un fattore di trascrizione
appartenente a una vasta famiglia di fattori proteici implicati nello
sviluppo e differenziamento di vari organi e sistemi, tra cui il sistema
nervoso. [I fattori di trascrizione specifici sono proteine che si legano
a specifiche regioni del DNA attivando o inibendo la trascrizione di
numerosi geni. Molti ormoni e fattori di crescita agiscono stimolando la
migrazione al nucleo e il legame al DNA di fattori di trascrizione
specifici, che a loro volta determinano cambiamenti nell’espressione di
numerosi geni che codificano per proteine collegate tra di loro nel
metabolismo o nelle reti di segnalazione]
Nel sistema nervoso MEF2C è critico per il differenziamento e la
sopravvivenza dei neuroni e per la formazione delle sinapsi. Mef2C è
codificato da un gene che nell’uomo è situato nel cromosoma 5. Analisi
genetiche hanno dimostrato che MEF2C è situato in un punto di convergenza
di molteplici vie di regolazione le cui alterazioni sono implicate nella
patogenesi dei disordini dello spettro autistico (ASD). Microdelezioni  in
alcune regioni del cromosoma 5 provocano  nei bambini difetti neurologici
che sono stati ascritti ad aploinsufficienza del gene Mef2c. [Nelle
malattie dominanti dovute ad aploinsufficienza negli eterozigoti  la copia
non mutata del gene non è in grado di sopperire alla perdita di funzione
causata dalla copia mutata, cioè le malattie da aploinsufficienza sono
causate dalla perdita di una proporzione quantitativa della proteina
codificata dal gene in questione.]. I disturbi causati da tale condizione
consistono largamente in difetti del comportamento simili a quelli propri
di ASD, e sono stati cumulativamente definiti Sindrome da
Aploinsufficienza di MEF2C (MCHS). Studi precedenti degli autori di questo
lavoro avevano creato un modello di topi con aploinsufficienza di MEF2C,
che manifestano comportamento autistico simile a quello della sindrome di
Rett [malattia neurologica rara dovuta per lo più a mutazioni del gene
MCP2 situato nel cromosoma X].
Gli autori si riallacciano all’ipotesi patogenetica di ASD consistente in
uno sbilancio eccitazione / inibizione neuronale nel sistema nervoso
centrale e in particolare nell’ippocampo: secondo questa ipotesi il
fenotipo ASD è caratterizzato da una prevalenza di eccitazione rispetto
alla inibizione. I neuroni eccitatori sono in prevalenza quelli
glutammatergici mentre quelli inibitori sono quelli GABAergici. [Il
glutammato secreto a livello sinaptico si lega a diversi tipi di recettori
e l’effetto prevalente è la depolarizzazione della membrana post-sinaptica
con partenza di potenziali d’azione nell’assone a valle. Tra i recettori
del glutammato il recettore detto NMDA (dal nome dell’agonista
N-metil-D-aspartato) ha proprietà particolari in quanto permettendo
l’entrata di calcio nella cellula postsinaptica determina effetti di
amplificazione che sono responsabili del potenziamento a lungo termine
(LTP) a sua volta base dell’apprendimento e della memoria. Il GABA
(gamma-amino butirrato)  legandosi a un recettore postsinaptico determina
invece una iper-polarizzazione della membrana postsinaptica e quindi
inibisce il propagarsi di potenziali d’azione].
In questo studio gli autori hanno sviluppato un modello di topi
eterozigoti per la mancanza del gene Mef2c (Mef2c+/− , Mef2c-het) come
modello della sindrome umana di aploinsufficienza MCHS: i topi Mef2c-het
manifestano anomalie neuronali e sinaptiche, aumento della trasmissione
sinaptica eccitatoria e diminuzione di quella inibitoria nell’ippocampo,
soppressione del potenziamento a lungo termine, e un fenotipo
comportamentale di tipo autistico. Gli autori hanno studiato lo sviluppo
cerebrale e l’espressione di geni implicati nell’attività sinaptica
eccitatoria ed inibitoria. Inoltre, sulla base dell’effetto riscontrato
dalla memantina, un inibitore dei recettori NMDA, in un modello di
sindrome di Rett ma risultato inefficace in studi su soggetti autistici,
hanno sviluppato alcune nuove molecole ad effetto simile alla memantina
tentando di potenziarne l’effetto. Tra queste la nitrosinapsina
somministrata ai topi Mef2c-het  a 2,5 settimane dalla nascita ha
manifestato una notevole efficacia nel prevenire la sintomatologia della
MCHS compresi i sintomi di comportamento autistico.


Sommario dei risultati
Sono stati utilizzati topi maschi Mef2c-het in confronto a controlli
normali; ai topi a 2,5 settimane di vita (ancora prima dello svezzamento)
veniva somministrata  la nitrosinapsina oppure il veicolo per via
intraperitoneale per un periodo di almeno 3 mesi. Sono state fatte le
seguenti osservazioni
    •    I topi Mef2c-het hanno una maggior mortalità. I sopravvissuti
esibiscono disabilità intellettiva e lentezza di apprendimento, scarsa
memoria spaziale, nonché un comportamento stereotipato e ripetitivo
simil-autistico, tutti sintomi riconducenti alla sindrome MCHS.
    •    In uno studio di espressione genica con microarray nell’ippocampo
per
evidenziare la trascrizione di RNA messaggeri, nei topi Mef2c-het sono
stati osservati 783 geni espressi in modo diverso dai controlli, in
particolare 394 sotto-espressi e gli altri 389 sovra-espressi. I geni
responsabili della neurogenesi, del differenziamento neuronale e della
formazione di sinapsi erano in genere sotto-espressi, mentre erano
sovra-espressi i geni pro-apoptotici [apoptosi: morte cellulare
programmata]. Uno studio quantitativo degli RNA mediante PCR mostrava in
particolare una diminuzione dei messaggeri per  proteine delle sinapsi
GABAergiche (inibitorie) e un aumento di messaggeri per proteine di
sinapsi glutammatergiche (eccitatorie).
    •    L’indagine morfologica mostrava un diminuito numero di neuroni, una
diminuzione delle loro ramificazioni, una diminuzione delle mitosi,
mentre al contrario aumentavano le cellule gliali. A livello sinaptico si
confermavano a livello delle proteine le modificazioni viste negli RNA
messaggeri, cioè diminuzione di proteine delle sinapsi a GABA e aumento
di quelle a glutammato.  L’attività elettrica delle sinapsi si comportava
in modo complesso, tuttavia si poteva riscontrare una diminuita frequenza
dei cosiddetti potenziali in  miniatura (espressione dell’attività
presinaptica) nelle sinapsi a GABA e un aumento in quelle a glutammato.
L’insieme dei risultati comporta un aumento del rapporto eccitazione /
inibizione nei topi Mef2c-het. Tutto ciò determina effetti a livello
integrato come una diminuzione del potenziamento a lungo termine,
espressione della capacità di apprendimento e memoria.
    •    Il trattamento con l’inibitore dei recettori NMDA nitrosinapsina nei
topi Mef2c-het migliorava in modo significativo i sintomi MCHS, e cioè il
deficit cognitivo, il comportamento ripetitivo, le diminuite interazioni
sociali. Il farmaco non mostrava alcun effetto nei topi controllo non
mutati.
    •    Analogamente la nitrosinapsina regolarizzava il numero di neuroni
(in
parte per diminuita morte cellulare per apoptosi), le ramificazioni
dendritiche e la neurogenesi. Inoltre il farmaco regolarizzava le
proteine delle sinapsi e la loro funzione elettrica, ristabilendo anche
il potenziamento a lungo termine.

Commenti
Prima di tutto è un risultato davvero straordinario che un singolo farmaco
con azione su un bersaglio specifico ha prevenuto in modo quasi totale una
sindrome complessa che colpisce il sistema nervoso centrale. Ciò fa bene
sperare per un possibile utilizzo terapeutico nell’uomo.

Il modello animale impiegato dagli autori di questo studio riguarda un
fattore di trascrizione deputato alla produzione di proteine implicate
nello sviluppo del sistema nervoso e nella funzione sinaptica. In realtà i
geni ASD sono molteplici e i loro prodotti interessano molte vie di
segnalazione destinate allo sviluppo del sistema nervoso. Se il bilancio
eccitazione / inibizione è il sistema più a valle a cui convergono le vie
della intricata rete di segnalazione, modulare questo bilancio potrebbe
effettivamente ripristinare un corretto sviluppo ed una corretta funzione,
qualunque sia la causa originaria, cioè il passaggio colpito in una via a
monte.
In effetti, comunemente si invoca come via finale comune nell’autismo un
alterato bilancio fra eccitazione ed inibizione neuronale. Questa
conclusione si basa su dati anatomici nonché genetici, fisiologici e
comportamentali sia nell’uomo che nei roditori usati come sistemi modello.
Tempo fa avevo recensito questa rassegna sull’argomento:  Modulation of
prefrontal cortex excitation/inhibition balance rescues social behavior in
CNTNAP2-deficient mice. Selimbeyoglu A, Kim CK, Inoue M, Lee SY, Hong ASO,
Kauvar I, Ramakrishnan C, Fenno LE, Davidson TJ, Wright M, Deisseroth K.
Sci Transl Med. 2017 Aug 2;9(401). pii: eaah6733. doi:
10.1126/scitranslmed.aah6733
L’alterazione del bilancio eccitatorio /inibitorio (E/I) in ASD è stata
oggetto di numerosissimi studi: la maggior parte sembra effettivamente
dimostrare un aumentato rapporto E/I con prevalenza dell’eccitazione, ma
altri studi sembrano mostrare il contrario. Dickinson et al (Brain Res.
1648, 277, 2016) analizzano minuziosamente la letteratura sull’argomento
concludendo che non esiste un unico andamento: si può trattare di effetti
diversi a livello di circuiti cerebrali differenti, o anche di forme di
autismo diverse.
Gli autori stessi concludono con grande cautela che questo studio riguarda
un modello di MCHS murina  (aploinsufficienza di Mef2c) che potrebbe avere
implicazioni per la MCHS umana e altre forme di disabilità intellettiva e
di autismo. La MCHS è una sindrome in cui sono presenti ANCHE sintomi
autistici. Ritengo che molta prudenza sia necessaria prima di poter
estendere questi risultati alle varie forme di disordini dello spettro
autistico umani. Sono necessarie sperimentazioni su altri modelli di
autismo e una sperimentazione clinica su soggetti umani.

E’ da tenere presente che il farmaco nitrosinapsina è stato somministrato
ai topi molto precocemente: non sappiamo se può far regredire i sintomi
una volta già manifestati.
I numerosi studi prospettici sui fratellini di bambini autistici stanno
evidenziando segni precoci di autismo già nel primo e nel secondo anno di
vita. Allo stato attuale in questo periodo si fa diagnosi di rischio di
autismo e non di autismo in quanto non in tutti i bambini a rischio si ha
una evoluzione negativa. Una prima sperimentazione  della nitrosinapsina
nell’uomo potrebbe essere fatta nei bambini  a rischio in questa fascia di
età.
    Giorgio Lenaz
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> Grande eco ha avuto un articolo comparso su ANSA il 14 novembre scorso dal
> titolo
> “Nuovo farmaco potrebbe curare quasi tutte le forme di autismo”
>
> http://www.ansa.it/canale_saluteebenessere/notizie/salute_bambini/medicina/2017/11/14/nuovo-farmaco-potrebbe-curare-quasi-tutte-le-forme-di-autismo_c86f18c2-d955-4c27-a2cc-0eeb5caa1f92.html
>
> Si tratta del resoconto divulgativo dell’articolo
> “NitroSynapsin therapy for a mouse MEF2C haploinsufficiency model of human
> autism, Shichun Tu et al, Nature Communications 8,
> Article number: 1488 (2017)
> doi:10.1038/s41467-017-01563-8, Published online: 14 November 2017"
>
> https://www.nature.com/articles/s41467-017-01563-8
>
> Dal titolo di ANSA pare che la terapia dell’autismo sia a portata di mano.
>
> In realtá é stato studiato e curato con “NitroSynapsin, a new dual-action
> compound related to the FDA-approved drug memantine, representing an
> uncompetitive/fast off-rate antagonist of NMDA-type glutamate receptors”
> un modello animale che riproduce la "MEF2C haploinsufficiency syndrome",
> una sindrome rarissima nella quale microdelezioni del cromosoma 5q14.3q15
> provocano deficit neurologici multipli nei bambini che ne sono portatori.
> Il gene strategico contenuto in queste porzioni di cromosoma 5, la cui
> mancanza é responsabile della sindrome, é il gene MEF2C. 
> La MEF2C Haploinsufficiency Syndrome puo’ essere infatti causata sia dalla
> delezione che dalla mutazione di detto gene.
> Il quadro clinico é dato da ritardo psicomotorio, tremore periodico,
> ipotonia, epilessia, assenza di linguaggio, comportamento autistico,
> disabilità intellettiva, bruxismo e piccoli dismorfismi. 
> MEF2C  é un fattore di trascrizione che ha un ruolo sia nelle prime fasi
> del neurosviluppo sia durante la maturazione neuronale.
>  
> Il successo ottenuto nei topi eterozigoti per la mancanza del gene
> (Mef2c+/−(Mef2c-het)  con la sinaptosina  é una buona premessa per partire
> con una sperimentazione sull’uomo, ovvero sui portatori della sindrome da
> aploinsufficienza di MEF2C.
>
> Il passo dal topo all’uomo é sempre molto grande e pertanto  bisognerá
> verificare se nella sindrome umana il farmaco funziona.
> Poi, in questa come in tutte le condizioni rare da causa nota, l’auspicio
> é che ció che fuziona per la condizione rara da causa nota funzioni anche
> nella condizione frequente da causa ignota.
>
> Gli autori cosí si esprimono “Questi risultati potrebbero quindi avere
> delle implicazioni nel trattamento della sindrome da aploinsufficienza di
> MEF2C e in altre forme di disabilità intelletiva e di disturbi dello
> Spettro Autistico” (“These results may thus have implications for the
> treatment of human MCHS (MEF2C haploinsufficiency syndrome) and other
> forms of ID ( Intellectula Disability) and ASD (Autism Spectrum
> Disorders).)” affermazione molto piú prudente di quella contenuta nel
> titolo di ANSA
>                                          Daniela MC
>  






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