SLA: Non Solo Motoneuroni! Il Cervelletto Rivela Sorprese Incredibili sulla Malattia

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa di veramente affascinante che sta emergendo dalla ricerca sulla Sclerosi Laterale Amiotrofica, la terribile SLA. Per anni, abbiamo pensato alla SLA principalmente come una malattia che colpisce i motoneuroni, quelle cellule nervose speciali nella corteccia motoria e nel midollo spinale che controllano i nostri muscoli. E certo, la degenerazione di questi neuroni è la causa della progressiva debolezza muscolare e paralisi che caratterizza la malattia. Ma se vi dicessi che la storia è molto più complessa e coinvolge aree del cervello che non ci saremmo aspettati?

Recentemente, insieme ad altri ricercatori, abbiamo intrapreso uno studio un po’ diverso dal solito. Invece di concentrarci solo sulle aree motorie “classiche”, abbiamo deciso di allargare lo sguardo e analizzare cosa succede a livello di RNA in ben cinque diverse regioni del cervello di pazienti con SLA sporadica (la forma più comune, non legata a familiarità diretta) e confrontarle con controlli sani. Le regioni scelte erano: la corteccia motoria (dove la patologia tipica della SLA, gli aggregati di proteina pTDP-43, è sempre presente), la corteccia prefrontale e l’ippocampo (dove la pTDP-43 si trova a volte), e la corteccia occipitale e il cervelletto (dove la pTDP-43 è rara). Abbiamo analizzato ben 165 campioni di tessuto cerebrale post-mortem, prelevati dalle stesse persone per avere un confronto il più possibile accurato tra le diverse aree.

Un’Orchestra di Cambiamenti: Alterazioni dell’RNA in Tutto il Cervello

La prima cosa che ci ha colpito è stata l’entità delle alterazioni. Pensate un po’: abbiamo trovato cambiamenti significativi nell’espressione genica (cioè quali geni sono “accesi” o “spenti” e quanto) in tutte e cinque le regioni cerebrali analizzate nei pazienti SLA rispetto ai controlli! Questo già ci dice che la SLA non è confinata alle sole aree motorie, ma provoca una sorta di “tempesta” molecolare molto più diffusa.

Ma la vera sorpresa è arrivata dal cervelletto. Sì, proprio lui, quella parte del cervello che associamo principalmente al coordinamento motorio e all’equilibrio, e che finora era rimasto un po’ ai margini nella ricerca sulla SLA (a meno di specifiche mutazioni genetiche come quelle in C9orf72 o ATXN2, che però i nostri pazienti non avevano). Ebbene, il cervelletto ha mostrato il maggior numero di geni con espressione alterata: oltre 3000! E non è tutto: circa il 60% di questi geni alterati erano unici per il cervelletto, cioè non mostravano cambiamenti significativi nelle altre aree. Incredibile, vero?

Nonostante queste differenze nel “chi” veniva alterato, analizzando i “perché”, cioè le vie biologiche coinvolte (come l’infiammazione, la disfunzione dei mitocondri, lo stress ossidativo), abbiamo notato una notevole concordanza tra le varie regioni. Sembra che i meccanismi di danno legati alla SLA siano attivi un po’ ovunque nel cervello, anche dove non ci sono i segni patologici classici come gli aggregati di pTDP-43.

Non Solo Quantità, Ma Anche Qualità: Splicing e Isoforme Impazzite

Ma non ci siamo fermati all’analisi di quanto un gene fosse espresso. Siamo andati più a fondo, guardando a come l’RNA viene “tagliato e cucito” (un processo chiamato splicing alternativo) per produrre diverse versioni della stessa proteina (isoforme). Immaginate un gene come una ricetta con diverse istruzioni opzionali (esoni). Lo splicing decide quali istruzioni usare. Nella SLA, sembra che queste scelte vengano fatte in modo anomalo, e questo succede su larga scala.

Abbiamo identificato un numero enorme di eventi di splicing alterato, e anche qui, una buona parte (dal 26% al 41%) era specifica per una singola regione cerebrale. Questo suggerisce che, oltre a problemi comuni, ci sono anche risposte o vulnerabilità specifiche di ogni area.

Un esempio affascinante riguarda il gene POLDIP3 nel cervelletto. Abbiamo notato un aumento dell’uso di una sua isoforma specifica, che è un noto marcatore della perdita di funzione della proteina TDP-43. Ricordate? Quella proteina che forma aggregati nella SLA. Trovare questo segnale nel cervelletto, dove gli aggregati visibili sono rari, è un indizio importante che la disfunzione di TDP-43 potrebbe essere più diffusa di quanto pensassimo.

Un altro esempio interessante è nel gene XBP1 nella corteccia motoria. Qui abbiamo visto un aumento dell’isoforma “spliced”, che è un segnale di attivazione della “risposta alle proteine mal ripiegate” (Unfolded Protein Response, UPR), un meccanismo di difesa cellulare contro lo stress. Questo suggerisce che le cellule della corteccia motoria stanno lottando attivamente contro un accumulo di proteine danneggiate, e questo segnale sembra più forte lì che altrove.

Lo Spettro della pTDP-43: Splicing Criptico e Stadi della Malattia

Parlando di TDP-43, uno degli aspetti più “caldi” della ricerca attuale riguarda lo splicing criptico. In pratica, quando TDP-43 non funziona bene (perché magari è aggregata nel citoplasma invece che nel nucleo dove dovrebbe lavorare), la cellula inizia a usare dei siti di splicing “nascosti”, creando RNA e proteine anomale. Un esempio famoso è quello del gene STMN2.

Nel nostro studio, siamo riusciti a rilevare questi eventi di splicing criptico, incluso quello di STMN2. E cosa abbiamo scoperto? Che la presenza dello splicing criptico di STMN2 era più frequente nei pazienti con stadi più avanzati della patologia pTDP-43 (gli stadi vengono definiti in base a dove si trovano gli aggregati nel cervello post-mortem). Addirittura, nelle regioni come la corteccia prefrontale e l’ippocampo, lo splicing criptico di STMN2 era presente solo nei pazienti che avevano effettivamente aggregati di pTDP-43 in quelle specifiche aree. Questo collega direttamente la presenza della patologia visibile con questa specifica alterazione molecolare a livello di RNA. Tuttavia, abbiamo trovato tracce di splicing criptico anche in aree senza patologia pTDP-43 evidente, come il cervelletto in un caso di stadio 4, rafforzando l’idea che la disfunzione di TDP-43 possa precedere o estendersi oltre la formazione degli aggregati visibili.

Il Cervelletto Nello Stadio 4: Un Profilo Unico

Infine, ci siamo chiesti se i diversi stadi patologici della pTDP-43 (da 1 a 4, con il 4 che indica la diffusione più ampia degli aggregati) corrispondessero a profili molecolari distinti. E ancora una volta, il cervelletto ci ha sorpreso. I pazienti classificati come stadio 4 (con patologia pTDP-43 estesa fino all’ippocampo) mostravano un profilo di espressione genica nel cervelletto significativamente diverso da quelli negli stadi 1-3. C’erano centinaia di geni che si comportavano diversamente solo in questo gruppo!

Analizzando questi geni, abbiamo visto che nello stadio 4, nel cervelletto, erano “accesi” geni legati a processi metabolici, risposta infiammatoria e sviluppo cellulare (inclusi alcuni specifici dei neuroni), mentre erano “spenti” geni coinvolti nella divisione cellulare, riparazione del DNA e nello stesso processo di splicing dell’RNA. Abbiamo confermato alcune di queste differenze anche a livello di proteine, usando una tecnica chiamata SWATH-MS.

Questo è pazzesco: suggerisce che, anche se il cervelletto stesso non mostra (o mostra raramente) gli aggregati di pTDP-43, risente in modo specifico della progressione della patologia nel resto del cervello, attivando un programma molecolare distinto quando la malattia raggiunge lo stadio più avanzato.

Cosa Significa Tutto Questo?

Beh, per me, questi risultati sono una forte conferma che dobbiamo pensare alla SLA come una malattia multisistemica che colpisce il cervello in modo molto più ampio di quanto credessimo. Le alterazioni a livello di RNA sono diffuse e complesse, con meccanismi comuni che si affiancano a risposte specifiche per ogni regione.

Il ruolo del cervelletto emerge come particolarmente intrigante e merita sicuramente molta più attenzione. Non è solo un “vicino di casa” passivo, ma sembra essere attivamente coinvolto, mostrando il maggior numero di cambiamenti nell’RNA e rispondendo in modo specifico agli stadi più avanzati della patologia pTDP-43 che si sviluppa altrove.

Inoltre, la presenza di marcatori di disfunzione di TDP-43 (come lo splicing alterato di POLDIP3 o lo splicing criptico di STMN2) anche in regioni senza aggregati visibili suggerisce che i problemi con questa proteina cruciale potrebbero essere un evento precoce o più diffuso della formazione degli aggregati stessi.

C’è ancora tantissimo da capire, ovviamente. Ad esempio, dobbiamo capire meglio quali tipi di cellule specifiche (neuroni, astrociti, microglia?) sono responsabili di questi cambiamenti in ogni regione, magari usando tecniche di analisi a singola cellula. Ma una cosa è certa: guardare oltre i soliti sospetti ci sta aprendo finestre inaspettate sulla complessità della SLA e, speriamo, nuove strade per future terapie.

Fonte: Springer