ApoE4: Non un Nemico, Ma un Alleato da Potenziare per Sconfiggere le Malattie Neurodegenerative?

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa che mi affascina enormemente e che potrebbe aprire nuove strade nella lotta contro malattie terribili come l’Alzheimer (AD), la demenza a corpi di Lewy (LBD) e la malattia di Niemann-Pick di tipo C (NPC). Sto parlando dell’Apolipoproteina E, o ApoE, e in particolare della sua variante più “chiacchierata”: l’ApoE4.

Sappiamo da tempo che chi possiede la variante ApoE4 ha un rischio significativamente più alto (da 3 a 15 volte!) di sviluppare demenza rispetto a chi ha la variante più comune, l’ApoE3. L’ApoE è una sorta di “taxi” per i lipidi nel nostro corpo, trasportando colesterolo, trigliceridi e fosfolipidi dove servono. Ma come fanno le diverse versioni di questa proteina (isoforme ApoE2, ApoE3, ApoE4) a influenzare così drasticamente la salute delle nostre cellule, specialmente quelle cerebrali? Questa è la domanda da un milione di dollari!

Il Problema: Quando i Lipidi si Accumulano

Per capirci qualcosa di più, abbiamo messo a punto un esperimento in vitro davvero interessante. Abbiamo preso delle cellule umane – fibroblasti (cellule della pelle, facili da studiare) e astrociti (cellule importantissime nel cervello, derivate da cellule staminali pluripotenti indotte, hiPSC) – e abbiamo simulato una condizione simile a quella della malattia di Niemann-Pick C. Come? Bloccando una proteina chiave chiamata NPC1.

NPC1 è un trasportatore fondamentale che si trova nei nostri lisosomi (le “centrali di riciclaggio” delle cellule) e aiuta a smistare il colesterolo. Inibendola con un farmaco specifico (U18666A), abbiamo visto esattamente quello che ci aspettavamo (e che succede nella malattia): un accumulo massiccio di colesterolo (circa 4 volte il normale!) all’interno delle cellule, soprattutto nei lisosomi.

Ma non è finita qui. Questo ingorgo di colesterolo ha mandato in tilt tutto il sistema di gestione dei lipidi:

• Le cellule, non “sentendo” più correttamente il colesterolo perché mal localizzato, hanno iniziato a produrne ancora di più (aumentando l’enzima HMGCR) e contemporaneamente hanno ridotto la loro capacità di espellerlo (diminuendo il trasportatore ABCA1). Un circolo vizioso!
• Si sono accumulati anche trigliceridi e goccioline lipidiche (neutral lipids), segno di un’alterazione metabolica diffusa. Abbiamo visto aumentare anche l’enzima ACSL1, coinvolto nella sintesi di queste goccioline.
• Come se non bastasse, anche i livelli di proteine legate all’Alzheimer, come la proteina precursore dell’amiloide (APP) e i suoi frammenti C-terminali (CTF), insieme all’enzima che li taglia (BACE1), sono schizzati alle stelle (circa 3 volte!).
• E la cosa più sorprendente? Questi lipidi neutri accumulati andavano a braccetto con l’APP e i suoi frammenti, suggerendo un legame diretto tra l’ingorgo lipidico e le proteine associate all’AD.

Tutto questo stress cellulare, ovviamente, ha portato a una riduzione della vitalità delle cellule.

Entra in Scena ApoE: L’Eroe… o Quasi?

A questo punto, ci siamo chiesti: cosa succede se aggiungiamo le diverse forme di ApoE a queste cellule in crisi lipidica? Abbiamo quindi preso le nostre cellule con NPC1 bloccato, abbiamo rimosso i lipidi esterni dal terreno di coltura (usando siero privo di lipoproteine, LDS) e abbiamo aggiunto ApoE2, ApoE3 o ApoE4 ricombinanti (cioè prodotte in laboratorio, senza lipidi attaccati inizialmente).

I risultati sono stati illuminanti! Sia ApoE2 che ApoE3 si sono comportate da vere eroine:

• Hanno ridotto drasticamente i livelli di colesterolo intracellulare accumulato (rispettivamente del 67% e 62% circa rispetto alle cellule non trattate con ApoE).
• Hanno abbassato anche i livelli delle goccioline lipidiche.
• Hanno riportato alla normalità i livelli di APP, dei suoi frammenti CTF e di BACE1.
• Hanno migliorato significativamente la sopravvivenza delle cellule.

Insomma, ApoE2 e ApoE3 sono riuscite a “ripulire” il disastro lipidico e a proteggere le cellule.

ApoE4: La Pecora Nera?

E l’ApoE4? Qui le cose si sono complicate. Nonostante fosse stata aggiunta nella stessa quantità di ApoE2 e ApoE3, l’ApoE4 non è riuscita a fare quasi nulla. I livelli di colesterolo, goccioline lipidiche, APP, CTF e BACE1 sono rimasti alti, e la vitalità cellulare bassa, quasi come se non ci fosse stata nessuna ApoE aggiunta. Anzi, in alcuni casi, la situazione sembrava persino peggiore rispetto alle cellule con siero normale, suggerendo che l’ApoE4 “nuda” (poco lipidata) potesse avere effetti non proprio benefici in questa situazione di stress.

Perché questa differenza? Sappiamo da studi precedenti che l’ApoE4 tende ad essere meno “lipidata” rispetto ad ApoE2 e ApoE3. La lipidazione è il processo con cui l’ApoE si lega ai lipidi per trasportarli. Sembra che l’ApoE4 faccia più fatica a caricarsi di lipidi, e questo potrebbe spiegare la sua inefficacia nel nostro esperimento. È come avere un taxi (ApoE4) che però non riesce a far salire i passeggeri (lipidi).

La Soluzione: Potenziare ApoE4

La domanda sorge spontanea: se il problema di ApoE4 è la sua scarsa capacità di lipidarsi, possiamo aiutarla? Possiamo darle una “spintarella” per farla funzionare meglio?

Per testare questa idea, abbiamo usato un piccolo peptide sintetico chiamato 4F. Questo peptide è noto per mimare alcune parti delle apolipoproteine e per facilitare proprio la lipidazione dell’ApoE, probabilmente interagendo con il trasportatore ABCA1 che carica il colesterolo sull’ApoE.

Abbiamo quindi ripetuto l’esperimento: cellule con NPC1 bloccato, siero senza lipoproteine, aggiunta di ApoE4, ma questa volta abbiamo aggiunto anche il peptide 4F (o un peptide “scramble”, disordinato, come controllo).

Il Miracolo della Lipidazione

Ed ecco la svolta! L’aggiunta del peptide 4F ha trasformato l’ApoE4! In presenza di 4F:

• L’ApoE4 è riuscita finalmente a ridurre l’accumulo di colesterolo intracellulare.
• Ha normalizzato i livelli di BACE1 (e presumibilmente di APP e CTF, anche se BACE1 è un ottimo indicatore).
• Ha riportato la vitalità cellulare ai livelli osservati con ApoE2 e ApoE3.

Il peptide “scramble” non ha avuto alcun effetto, confermando la specificità dell’azione di 4F. È importante notare che 4F da solo, senza ApoE4, non migliorava la situazione, e non aveva effetti aggiuntivi su ApoE2 o ApoE3 (che già funzionavano bene). L’effetto era specifico per potenziare l’ApoE4.

Come ha fatto 4F? Analizzando le particelle di ApoE rilasciate dalle cellule, abbiamo visto che 4F aumentava significativamente la percentuale di particelle di ApoE4 grandi e ben lipidate, a scapito di quelle piccole e poco lipidate. In pratica, 4F ha aiutato ApoE4 a “caricarsi” di lipidi, rendendola funzionalmente simile ad ApoE2 e ApoE3.

Abbiamo confermato questi risultati anche negli astrociti derivati da hiPSC. Anche qui, l’inibizione di NPC1 causava accumulo di colesterolo e aumento dei frammenti CTF di APP. ApoE2 e ApoE3 risolvevano il problema, ApoE4 no. Ma aggiungendo 4F, anche l’ApoE4 riusciva a ridurre il colesterolo e i CTF. Inoltre, abbiamo testato una funzione specifica degli astrociti: la capacità di assorbire il glutammato (un neurotrasmettitore). L’inibizione di NPC1 riduceva questa capacità, ApoE2/E3 la ripristinavano, ApoE4 da sola no, ma ApoE4 + 4F sì! Questo dimostra che potenziare la lipidazione di ApoE4 non solo risolve problemi lipidici e proteici, ma ripristina anche funzioni cellulari importanti.

Cosa Significa Tutto Questo?

Questi risultati sono, a mio parere, entusiasmanti! Ci dicono diverse cose fondamentali:

1. L’alterazione del trasporto intracellulare di colesterolo (come avviene bloccando NPC1) innesca una cascata di eventi negativi: accumulo di vari lipidi, alterazione del metabolismo dell’APP e di BACE1, e sofferenza cellulare. Questo rafforza l’ipotesi che la disomeostasi lipidica sia un fattore centrale in molte malattie neurodegenerative.
2. Le diverse varianti di ApoE hanno capacità intrinsecamente diverse di gestire questo stress lipidico. ApoE2 e ApoE3 sono protettive, mentre ApoE4, nella sua forma “standard”, è meno efficiente.
3. La minore efficienza di ApoE4 sembra legata alla sua scarsa capacità di lipidarsi.
4. La cosa più importante: questa “debolezza” di ApoE4 può essere superata! Potenziare la sua lipidazione (nel nostro caso con il peptide 4F) la rende funzionalmente efficace quanto le altre varianti nel risolvere le anomalie lipidiche e proteiche e nel migliorare la sopravvivenza cellulare.

Questo apre una prospettiva terapeutica incredibilmente promettente: invece di considerare ApoE4 solo come un fattore di rischio immodificabile, potremmo sviluppare strategie mirate a migliorare la sua funzione di trasporto lipidico. Farmaci o approcci che aumentano la lipidazione di ApoE4 potrebbero rappresentare un modo nuovo ed efficace per contrastare l’Alzheimer, la LBD e forse altre malattie neurodegenerative associate a problemi lipidici, specialmente nei portatori della variante ApoE4.

Certo, siamo ancora a livello di studi in vitro, ma questa piattaforma cellulare ci ha permesso di svelare meccanismi importanti e di testare un concetto terapeutico innovativo. La strada è ancora lunga, ma aver dimostrato che ApoE4 può essere “aiutata” a funzionare meglio è un passo avanti significativo. Non vediamo l’ora di esplorare ulteriormente questa pista!

Fonte: Springer