PINK1 Meno Attivo: Uno Scudo Inatteso Contro i Danni dell’Ipossia Neonatale?

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa di veramente affascinante che sta emergendo dalla ricerca scientifica, qualcosa che tocca un tema delicato ma cruciale: la salute dei neonati e i danni che possono derivare dalla mancanza di ossigeno alla nascita, la cosiddetta ipossia neonatale. Immaginate il cervello di un bimbo appena nato, una meraviglia incredibilmente complessa e fragile. Purtroppo, a volte, durante il parto o subito dopo, può verificarsi una carenza di ossigeno, un evento che può lasciare segni profondi, causando danni al sistema nervoso, disabilità permanenti e, nei casi più gravi, persino la morte.

Un Problema Serio: L’Ipossia Neonatale e le sue Conseguenze

L’ipossia neonatale non è un evento raro come si potrebbe pensare. Nei paesi in via di sviluppo colpisce fino al 2% dei neonati, mentre nei paesi sviluppati l’incidenza è più bassa ma comunque significativa (0.1-0.2%). Una delle conseguenze più temute dell’ipossia è l’epilessia. Le crisi epilettiche, sia quelle precoci che quelle che possono manifestarsi più tardi, non solo sono un sintomo preoccupante, ma possono anche peggiorare ulteriormente il danno neuronale. E c’è un altro problema: le crisi epilettiche indotte dall’ipossia nei neonati sono spesso resistenti ai farmaci anticonvulsivanti tradizionali, e questi stessi farmaci possono avere effetti collaterali sullo sviluppo cerebrale. Capite bene che ci troviamo di fronte a una sfida medica enorme. Per questo, capire a fondo i meccanismi che si scatenano nel cervello durante l’ipossia è fondamentale per trovare nuove strade terapeutiche.

Il Protagonista Inatteso: PINK1 e la Pulizia Cellulare

Qui entra in gioco un attore molecolare di cui forse non avete mai sentito parlare: una proteina chiamata PINK1 (che sta per PTEN-induced kinase 1). Pensate a PINK1 come a un “sensore” della salute delle nostre centrali energetiche cellulari, i mitocondri. I mitocondri sono essenziali per la vita delle cellule, ma quando sono danneggiati o non funzionano bene, possono diventare pericolosi, producendo sostanze tossiche come le specie reattive dell’ossigeno (ROS), il famoso stress ossidativo. Per evitare guai, le cellule hanno un sistema di “pulizia” specializzato per eliminare i mitocondri danneggiati: si chiama mitofagia. E indovinate chi è uno dei principali iniziatori di questo processo nel sistema nervoso? Esatto, proprio PINK1!

In condizioni normali, PINK1 viene continuamente controllata e degradata. Ma quando un mitocondrio subisce un danno (come può accadere durante l’ipossia), PINK1 si accumula sulla sua superficie esterna e si “attiva” attraverso un processo chiamato autofosforilazione (in pratica, aggiunge un gruppo fosfato a se stessa). Questa attivazione è il segnale d’inizio: PINK1 recluta altre proteine, come Parkin, che “etichettano” il mitocondrio danneggiato per la distruzione tramite mitofagia.

Ora, la mitofagia è un processo vitale, una sorta di “raccolta differenziata” cellulare. Ma come spesso accade in biologia, il troppo stroppia. Una mitofagia eccessiva può diventare essa stessa dannosa, portando a un accumulo di stress ossidativo e aggravando il danno cellulare. E indovinate un po’? Lo stress ossidativo è un fattore chiave nello scatenare le crisi epilettiche e nel danneggiare i neuroni. Sembra un circolo vizioso: danno mitocondriale -> mitofagia -> stress ossidativo -> ulteriore danno e crisi epilettiche -> altra mitofagia…

Cosa Abbiamo Fatto: Un’Indagine nel Cervello dei Topolini

Partendo da queste premesse, ci siamo chiesti: che ruolo gioca esattamente l’attivazione di PINK1 nell’ipossia neonatale e nelle crisi epilettiche associate? Studi precedenti avevano già suggerito che durante l’ipossia, i livelli di PINK1 fosforilata (cioè attiva) aumentano significativamente, e la mitofagia viene attivata, proprio mentre si osservano danni ai neuroni e problemi di apprendimento e memoria.

Per capirci di più, abbiamo condotto uno studio su topolini neonati (di appena 7 giorni!). Abbiamo simulato una condizione di ipossia esponendoli a un’atmosfera a basso contenuto di ossigeno (5% invece del normale 21%) per 15 minuti. Poi, abbiamo usato una tecnica di ingegneria genetica molto precisa (basata su shRNA veicolati da lentivirus) per “spegnere” o ridurre l’espressione di due proteine chiave che regolano l’attivazione di PINK1:

• TOM7: Un “aiutante” che promuove l’autofosforilazione di PINK1 (quindi un regolatore positivo).
• OMA1: Una proteasi che “taglia” PINK1, impedendone l’accumulo e l’attivazione (quindi un regolatore negativo).

L’idea era: se riduciamo TOM7, dovremmo avere meno PINK1 attiva. Se riduciamo OMA1, dovremmo averne di più. Cosa sarebbe successo ai topolini ipossici in questi due scenari? Abbiamo monitorato le loro crisi epilettiche (sia osservando il comportamento che registrando l’attività elettrica cerebrale con l’EEG), valutato il danno neuronale in aree cerebrali cruciali come l’ippocampo e la corteccia entorinale (importantissime per memoria e apprendimento), misurato i livelli di mitofagia e di stress ossidativo mitocondriale, e infine testato le loro capacità di apprendimento e memoria da adulti (a 2 mesi di distanza) con un test chiamato “water maze” (labirinto acquatico).

La Sorpresa Positiva: Meno PINK1 Attivo, Meno Danni!

E qui arriva la parte davvero interessante! Quando abbiamo ridotto l’espressione di TOM7 (ricordate, l’aiutante di PINK1), abbiamo osservato proprio quello che speravamo, ma forse con risultati ancora più netti del previsto. I livelli di PINK1 fosforilata (attiva) e delle proteine associate alla mitofagia (come Parkin fosforilata e P-Ub) sono diminuiti significativamente nei topolini ipossici trattati. Ma non solo! Ecco cosa è successo:

• Meno Mitofagia e Stress Ossidativo: La “pulizia” eccessiva dei mitocondri si è ridotta, e così anche i livelli di stress ossidativo mitocondriale.
• Meno Danno Neuronale: Il danno ai neuroni nell’ippocampo e nella corteccia entorinale era significativamente attenuato.
• Meno Crisi Epilettiche: Sia il numero che la durata delle crisi epilettiche (sia comportamentali che registrate dall’EEG) erano notevolmente ridotti.
• Migliore Memoria: Da adulti, questi topolini mostravano prestazioni migliori nel test del labirinto acquatico, indicando un recupero delle capacità di apprendimento e memoria rispetto ai topolini ipossici non trattati.

In pratica, ridurre l’attivazione di PINK1, attenuando la sua autofosforilazione tramite l’inibizione di TOM7, ha avuto un chiaro effetto neuroprotettivo e anti-convulsivante! Sembra quasi che, in questa specifica condizione di ipossia neonatale, l’eccessiva attivazione di PINK1 e la conseguente mitofagia siano più dannose che utili.

L’Effetto Contrario: Troppo PINK1 Attivo Peggiora le Cose

Per avere la controprova, abbiamo guardato cosa succedeva inibendo OMA1, il “freno” di PINK1. Come previsto, riducendo OMA1, i livelli di PINK1 fosforilata sono aumentati ulteriormente nei topolini ipossici. E le conseguenze? Esattamente l’opposto di quanto visto con l’inibizione di TOM7:

• Più Mitofagia e Stress Ossidativo: L’attivazione della via di PINK1 e la mitofagia sono aumentate, così come lo stress ossidativo mitocondriale.
• Più Danno Neuronale: Il danno ai neuroni nell’ippocampo e nella corteccia entorinale è risultato aggravato.
• Più Crisi Epilettiche: Il numero e la durata delle crisi epilettiche sono peggiorati.
• Peggior Memoria: Le capacità di apprendimento e memoria nel labirinto acquatico erano ulteriormente compromesse.

Questo esperimento ha rafforzato l’idea che un’eccessiva attivazione di PINK1 nell’ipossia neonatale sia effettivamente controproducente e contribuisca attivamente al danno cerebrale e all’epilettogenesi (il processo che porta all’epilessia).

Perché Succede Tutto Questo? Un Equilibrio Delicato

Sembra quindi che nell’ipossia neonatale si rompa un delicato equilibrio. La mancanza di ossigeno danneggia i mitocondri, attivando massicciamente PINK1 e la mitofagia. Questo processo, che in teoria dovrebbe essere protettivo, diventa eccessivo e porta a un accumulo di stress ossidativo, che a sua volta danneggia ulteriormente i neuroni (specialmente in aree vulnerabili come l’ippocampo e la corteccia entorinale) e favorisce le scariche elettriche anomale che causano le crisi epilettiche. Il danno a queste aree cerebrali spiega anche i deficit di apprendimento e memoria osservati a lungo termine.

Il nostro studio suggerisce che modulare finemente l’attività di PINK1 potrebbe essere la chiave. Non si tratta di bloccare completamente la mitofagia (che rimane un processo essenziale), ma di “abbassare il volume” dell’attivazione di PINK1 quando questa diventa eccessiva e dannosa, come sembra accadere nell’ipossia neonatale.

Una Speranza per il Futuro?

Certo, siamo ancora nel campo della ricerca di base su modelli animali. Ci sono delle limitazioni, ad esempio il fatto che l’intervento genetico è stato fatto *prima* dell’ipossia, mentre una terapia reale dovrebbe funzionare *dopo* l’evento. Inoltre, la regolazione di PINK1 è complessa e ci sono ancora molti dettagli da chiarire.

Tuttavia, questi risultati sono davvero promettenti! Indicano che l’attenuazione dell’autofosforilazione di PINK1 potrebbe rappresentare una nuova strategia terapeutica per proteggere il cervello dei neonati dai danni dell’ipossia, riducendo sia le crisi epilettiche che i deficit cognitivi a lungo termine. È una strada affascinante che merita sicuramente di essere esplorata ulteriormente. Chissà che un giorno non si possa sviluppare un farmaco capace di “calibrare” finemente l’attività di PINK1 per offrire una nuova speranza ai bambini colpiti da ipossia alla nascita. Staremo a vedere!

Fonte: Springer