Biochimica clinica

MALATTIA DI ALZHEIMER

E’ una malattia neurodegenerativa progressiva che colpisce la memoria e le facoltà cognitive.

Tale malattia è caratterizzata dalla presenza di placche amiloidi diffuse e dalla degenerazione

neurofibrillare (grovigli neurofibrillari).

Le placche amiloidi si formano in seguito alla deposizione di β-amiloide, un peptide di 44

amminoacidi derivante dal clivaggio anomalo di un peptide molto più lungo. La deposizione di

β-amiloide è responsabile della formazione delle placche senili (fase preclinica). Si formano

probabilmente in alcune regioni dell’encefalo ed in particolare a livello dell’ippocampo

(memoria) e dell’amigdala (attenzione). La trasformazione delle placche senili in placche

diffuse (fase clinica) è conseguente a fenomeni degenerativi perifericamente alle placche senili.

In virtù della localizzazione delle placche senili (ippocampo e amigdala) l’esordio clinico di

questa malattia si identifica con un deficit più o meno grave della sfera cognitivo-mnemonica.

La tossicità della β-amiloide si estrinseca attraverso la produzione di radicali liberi. La β-

amiloide presente nelle placche è in grado di attivare le cellule della microglia con conseguente

rilascio di ossidanti, quali NO, derivanti dall’attivazione dell’iNOS (NO + O - ONOO-).

ׂ

2

L’inibizione del complesso IV da parte della β-amiloide determina una aumento di elettroni che

vengono ceduti all’ O dal complesso Q piuttosto che al complesso IV inibito. Di conseguenza si

2

ha la riduzione parziale dell’ossigeno ad anione superossido.

Si ha accumulo di ferro nei neuroni che presentano anomalie del citoscheletro determinate

dagli accumuli intracellulari di materiale fibrillare (grovigli neurofibrillari) costituito da Filamenti

Elicoidali Appaiati (FEA), derivati da una proteina patologicamente iperfosforilata (proteina

TAU).

Le caratteristiche che accomunano la sostanza β-amiloide e la proteina TAU, che entrano

rispettivamente nella costituzione delle placche amiloidi e dei grovigli neurofibrillari, sono due:

insolubilità, che determina precipitazione e quindi accumulo;

- resistenza all’azione degli enzimi proteolitici, che determina irreversibilità della lesione.

-

La β-amiloide deriva dal precursore APP che è una proteina glicosilata di membrana costituita

da un dominio extracellulare N-terminale, un dominio citoplasmatico C-terminale e un dominio

transmembrana. Il peptide β/A4 (β-amiloide) è costituito da una porzione del dominio

transmembrana e un breve segmento adiacente del dominio extracellulare. E’ ovvio quindi che

il peptide β/A4 derivi da un’alterata proteolisi (clivaggio) dell’APP.

Le vie del metabolismo dell’APP sono due:

una via lisosomiale. Il clivaggio dell’APP è effettuato dagli enzimi lisosomiali;

- una via secretasica. La normale proteolisi delle proteine APP avviene ad opera

- dell’enzima α-secretasi.

Un’alterazione, quindi, di tali vie metaboliche, può determinare la formazione del peptide β/A4.

Evidenze sperimentali hanno dimostrato che in caso di Morbo di Alzheimer la funzione dei

lisosomi dei neuroni corticali è alterata e la proteolisi del peptide APP è catalizzata dalle β- e γ-

secretasi piuttosto che dall’α-.

Un’altra ipotesi patogenetica si basa sulla convinzione che un’aumentata sintesi di APP possa

essere alla base di un’eccessiva produzione di β/A4. Tale convinzione deriva da osservazioni

condotte su pazienti effetti da Trisomia 21. Questi pazienti hanno una copia extra del gene APP

e di conseguenza una maggiore incidenza ed una comparsa più precoce dell’Alzheimer.

Per quanto riguarda la proteina TAU, un’inappropriata o eccessiva fosforilazione la

trasformerebbe nella proteina A68 che entra nella costituzione dei filamenti elicoidali appaiati

e, di conseguenza, dei grovigli neurofibrillari.

La sintomatologia della malattia è rapportabile ad un deficit colinergico. Si ha, infatti, una

ridotta attività dell’enzima colina-acetiltrasferasi (CAT). La CAT catalizza la sintesi dell’ Ach da

acetil-coA e colina. La riduzione dell’attività della CAT (del 30% inferiore al normale) è

localizzata nella corteccia temporale, che rappresenta peraltro una delle sedi più colpite dalle

alterazioni neurologiche nel morbo di Alzheimer. Si ha, inoltre, un deficit di somatostatina,

si riduce la concentrazione di somatostatina intraneuronale.

La diagnosi di Malattia di Alzheimer è clinica. Non esiste, infatti, nessun test di conferma, a

parte la biopsia cerebrale che raramente trova una giustificazione etica (estremamente lesiva e

pericolosa). L’unico risultato significativo è stato il riscontro di una riduzione dei livelli liquorali

di somatostatina.

La terapia è volta a prevenire l’anomala fosforilazione della proteina TAU e quindi la formazione

della proteina A68 e la sua deposizione nei grovigli neurofibrillari; è volta, inoltre, a prevenire

la degradazione del peptide APP a livello lisosomiale. Ad esempio, le clorochine determinano un

aumento del PH all’interno dei lisosomi e quindi una diminuzione delle idrolasi acide lisosomiali.

DISCINESIA TARDIVA

E’ un disturbo del movimento conseguente alla somministrazione cronica di farmaci

neurolettici. L’incidenza di questo effetto collaterale è abbastanza alta ed è correlata con l’età

dei pazienti sottoposti a tale somministrazione e con il tempo di trattamento. La discinesia

tardiva colpisce il 20 % di soggetti dopo 4 anni di trattamento, il 40% dopo 8 anni. L’incidenza

della patologia aumenta del 60% nei pazienti oltre i 65 anni di età.

Il meccanismo patogenetico si basa sulla degenerazione dei neuroni del sistema dopaminergico

e di quello gabaergico. L’aumentata produzione di radicali liberi durante il trattamento con i

farmaci neurolettici porta alla degenerazione neuronale. Per questo si è pensato di utilizzare un

trattamento con antiossidanti per contrastare la sintomatologia della discinesia tardiva.

Numerosi studi clinici hanno dimostrato l’efficacia terapeutica della vitamina E nell’indurre un

miglioramento della sintomatologia associata alla malattia.

SINDROME NEUROLOGICA DA DEFICIENZA DI VITAMINA E

La sintomatologia di tale affezione è caratterizzata da:

atassia cerebellare;

- degenerazione nevrassiale a livello del tronco encefalico, del midollo spinale e dei nervi

- periferici (areflessia, diminuzione della sensibilità propriocettiva e vibratoria);

degenerazione della retina.

-

I disturbi regrediscono dopo la reintroduzione di tocoferoli nella dieta.

L’origine di questi disturbi sembra risiedere nell’aumento dello stress ossidativo dovuto alla

diminuzione della concentrazione della vitamina E.

Il cervelletto è la regione del SNC che presenta la più bassa concentrazione di α-tocoferolo e

che quindi risulta essere più sensibile alla carenza di vitamina E, donde l’atassia cerebellare

quale principale disturbo della sindrome.

La deficienza di vitamina E da malnutrizione è un evento piuttosto raro nel mondo

occidentale. In un lavoro condotto in India su bambini affetti da grave malnutrizione nell’80%

dei casi sono stati riportati segni neurodegenerativi caratteristici della sindrome da carenza di

vitamina E.

Di più comune riscontro clinico è la deficienza secondaria di vitamina E causata da

malassorbimento lipidico associato a sindrome dell’intestino corto, aβlipoproteinemia (le

lipoproteine veicolano nel sangue le vitamine liposolubili), sindromi epatobiliari con colestasi

cronica.

Una particolare forma di tale sindrome è la Sindrome da Deficienza Isolata di Vitamina E. La

sua eziologia è dovuta ad una mutazione del gene che codifica per la proteina deputata al

trasporto della vitamina E (α-tocoferolo Binding Protein). Tale proteina è indispensabile per

l’incorporazione delle vitamine nelle VLDL, mentre l’assorbimento intestinale e il trasporto al

fegato della vitamina E avviene con un meccanismo aspecifico e attraverso i chilomicroni. Il

successivo passaggio dal fegato richiede l’azione specifica dell’α-tocoferolo Binding Protein e

quindi l’incorporazione della vitamina E nelle VLDL.

Studi preliminari sembrano incoraggiare l’utilizzo della vitamina E in sindromi neurologiche

quali il Parkinson, l’Alzheimer, la Corea di Huntington, la Sclerosi Multipla, la SLA, per cui

sembra razionale ipotizzare lo sviluppo di protocolli clinici in cui l’impiego ad alte dosi di

vitamina E rappresenti il cardine di un approccio terapeutico mirato alla prevenzione e al

trattamento delle patologie neurodegenerative e dell’invecchiamento.

CICLO DI MEISTER

La sintesi del glutatione si estrinseca attraverso due vie metaboliche (pathways) separate, che

entrano nella costituzione di un ciclo definito come ciclo di Meister o ciclo del γ-glutamile.

La funzione di tale ciclo è quella di garantire la presenza di GSH all’interno dei neuroni. Infatti,

il GSH prodotto e rilasciato dagli astrociti non può essere direttamente captato dai neuroni,

non essendo in grado di attraversare la membrana cellulare. Entra nei neuroni grazie all’azione

della γ-glutamiltranspeptidasi. Il ciclo di Meister, quindi, serve alla produzione di GSH

all’interno dei neuroni.

La penetrazione del GSH all’interno delle cellule può realizzarsi solo previa coniugazione del

GSH (γ-glutamil-cisteinglicina) con un amminoacido extracellulare che si lega al γ-glutamile.

Il primo enzima coinvolto nel trasporto del GSH attraverso la membrana cellulare è la

- γ-GLUTAMIL-TRANSPEPTIDASI (GGT). Questo enzima scinde il GSH extracellulare a

livello del legame covalente tra il γ-glutamile e il dipeptide cisteinglicina.

La cisteinglicina viene scissa in glicina e cisteina dalla DIPEPTIDASI. Il γ-glutamile

- rimane legato all’amminoacido.

Se questo amminoacido è la cisteina, il dipeptide γ-glutamilcisteina funge direttamente

- da substrato insieme alla glicina (che deriva dal clivaggio della cisteinglicina ad opera

della dipeptidasi) dell’enzima GLUTATIONE SINTETASI, che appunto catalizza la

condensazione della glicina con il dipeptide γ-glutamilcisteina (consumo = 1 ATP).

Se tale amminoacido non è la cisteina, il γ-glutamil-AA è metabolizzato in 5-oxoprolina

- ad opera dell’enzima γ-GLUTAMIL-CICLOTRANSFERASI (reazione 1). La 5-oxoprolina a

sua volta viene convertita in glutammato a spese di 1 ATP (reazione 2). Il glutammato

si lega quindi alla cisteina derivata dal clivaggio della cisteinglicina. La formazione del

legame tra la cisteina ed il glutammato &e