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

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/2...

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