LA MALATTIA DI ALZHEIMER

MALATTIA DI ALZHEIMER La malattia di Alzheimer è una malattia degenerativa delle cellule cerebrali che provoca: demenza, cioè un declino progressivo delle funzioni intellettive e della memoria, alterazioni della personalità e del comportamento.

MALATTIA DI ALZHEIMER Tra tutte le demenze quella di Alzheimer è la più comune rappresentando, a secondo della casistica, il 70-80% di tutti i casi di demenza.

Cause L’A. è una malattia multifattoriale, dovuta quindi non solo a fattori genetici ma anche a fattori ambientali e immunologici.

FATTORI AMBIENTALI CHE PREDISPONGONO ALL’ALZHEIMER: età e sesso 1% a 60 anni 2% a 65 anni 4% a 70 anni 8% a 75 anni 16% a 80 anni 32% a 85 anni 64% a 90 anni

Come si eredita la malattia di Alzheimer? L’ereditarietà è di tipo autosomico dominante, si manifesta in tutte le generazioni.

SINTOMI DELLA PATOLOGIA:

SINTOMI DELLA PATOLOGIA:

Fase acuta: 3 sintomi specifici AGNOSIA: Difficoltà nel riconoscere le persone APRASSIA: Difficoltà nel maneggiare gli oggetti AFASIA: Problemi di linguaggio La fase terminale, sopraggiunge, nei casi più gravi, dopo solo tre anni, ma, in generale, dopo una ventina di anni.

FORME DI A. Forme di Alzheimr SPORADICHE Forme di Alzheimr FAMILIARI Le forme sopradiche sono la maggioranza (circa il 75%); la malattia colpisce un solo membro di una famiglia. Nelle forme familiari (il restante 25%) più persone sono invece colpite nella stessa famiglia. Le forme familiari possono a loro volta suddividersi in: Forma tardiva familiare (AD2): Si diagnostica questa forma nelle famiglie con più casi di malattia che si manifestano dopo i 65 anni. Forme precoci familiari (AD1, AD3, AD4): Si diagnosticano queste forme nelle famiglie con più casi della malattia che si manifestano prima dei 65 anni.

MALATTIA FAMILIARE DI ALZHEIMER AD INSORGENZA PRECOCE (EOFAD) Alterato il gene della proteina amiloide (APP), localizzato nel cromosoma 21 risulta alterato nella forma AD1. Le mutazioni dell’APP sono rare (solo circa 20 mutazioni finora identificate nel mondo) e causano una malattia ad esordio precoce (35-50 anni). AD3: Alterato Il gene della presenilina 1 (PSEN1) localizzato nel cromosoma 14. In particolare oltre 50 diverse mutazioni di questo gene sono state finora identificate. Queste mutazioni rappresentano la causa più comune di origine genetica della malattia di Alzheimer familiare ad esordio precoce. AD4. AleratoIl gene della presenilina2 (PSEN2) localizzato sul cromosoma 1, risulta alterato nella forma AD4.

MALATTIA FAMILIARE DI ALZHEIMER AD INSORGENZA TARDIVA

Gene della penisilina 2 Gene della penisilina 1 Gene della apolipoproteina Gene di APP

AD1: Il gene APP Il gene APP codifica x precursore della proteina amiloide, che è una grossa macromolecola glicoproteica. Il precursore della proteina amiloide viene tagliato in specifici siti dalle secretasi (alfa-beta-gamma) che producono frammenti di amiloide di diversa lunghezza amminoacidica L’APP è un gene che muta raramente, infatti sono solo 20 le mutazioni identificate a tutt’oggi. Nella maggior parte dei casi l’alterazione riguarda il codone 717 e comporta la sostituzione di una Valina con un Isoleucina.

MUTAZIONI IN APP Questa sostituzione comporta che la gamma secretasi non taglia più in posizione 711, dove taglia normalmente, ma in posizione 713, due aa più avanti, si verifica che invece di formare un frammento beta amiloide lungi 40aa se ne forma uno lungo 42aa, che rappresenta la forma firillogenica, cioè la forma neurotossica, che tende ad accumularsi sulla membrana neuronale.

Gamma secretasi Enzima proteolitico ( aspartico-proteasi), che taglia a livello della valina 711 oppure 713 Presenta una tasca specifica nel quale si posiziona la valina al livello della quale deve avvenire il taglio La sostituzione dell’aa sposta il sito di taglio 2 aa in avanti (da 711 a 713)

La Proteina Precursore dell’Amiloide (APP) ha una struttura secondaria ad alfa elica, è transmembrana, la quale presenta un estremità carbossiterminale rivolta verso il lato intracellulare e l’estremità amminoterminale verso l’esterno della callula. Essa è molto importante per la crescita, la sopravvivenza e la riparazione della cellula.

Precursore beta amiloide APP La proteina precursore dell’amiloide è sintetizzata nel nucleo ed assemblata a livello del Reticolo Endoplasmatico. Successivamente, è veicolata, attraverso la rete del Golgi, sulla membrana plasmatica o al mitocondrio. Sulla superficie della membrana plasmatica APP può interagire con il recettore LRP1, il quale forma un complesso con la subunità BACE, della β-secretasi, e con PS, una delle subunità della γ-secretasi. In questo caso APP è tagliato dalla β-secretasi prima e dalla γ-secretasi dopo,e si formal’Amiloide beta. Sulla superficie plasmatica è presente anche un’altra isoforma del recettore per l’Apolipoproteine, LRPB1, che può interagire allo stesso modo con l’APP, sequestrandola sulla membrana e favorendo il taglio dell’α-secretasi.

Se ha agito la beta secretasi il sito di taglio si sposta a 713 Proteolisi dell’APP Questa proteina ha 3 possibili siti di taglio detti alfa, beta e gamma su cui possono agire delle rispettive secretasi Beta secretasi: Il sito di taglio della i è a livello degli aa 671-672 e si trova sul versante extra. Alfa-secretasi. Il sito di taglio è a livello degli aa 687-688, sempre nel versante extra, ma piu vicino alla membrana. La beta e l’alfa secretasi competono tra i loro e se taglia una, non taglia l’altra. Gamma secretasi : Se ha agito alfa secretasi, la gamma taglia a livello della valina 711 e si ha un frammento corretto che va nel nucleo e agisce come fattore di trascrizione Se ha agito la beta secretasi il sito di taglio si sposta a 713 Il sito di taglio della gamma secretasi che interviene successivamente alla alfa o alla beta si trova all’interno del doppio strato fosfolipidico.

Degli enzimi noti come secretasi scindono l’APP in frammenti e se agiscono le secretasi β e γ, si forma la β-Amiloide che è estremamente importante nella patogenesi della Malattia di Alzheimer.

Se ha tagliato beta e gamma secretasi si forma il β-Amiloide. Tali frammenti si aggreganoall’esterno della cellula nervosa, formando le Placche Amiloidi.

Perché nei casi di A. il taglio è effettuato dalla beta e non dall’alfa secretasi? IPOTESI: 1- sulla membrana nueronale dei pazienti vi è un’alta concentrazione di colesterolo che andrebbe a ricoprire i siti di taglio dell’alfa secretasi

Quindi nell’A., quando APP è mutato, dopo il taglio fatto dalla beta-secretasi, avviene quello della gamma secretasi che, tagliando in posizione 713 anziché in posizione 711, forma un frammento beta amiloide lungo 42aa, la forma nuerotossica. Succesivamente la beta amiloide (42aa), si aggrega insieme ad altre sostanze all’esterno o ad altri frammenti beta amiloidi, formando le Placche Amiloidi.

PERCHE’ SI FORMA LA PLACCA BETA AMILOIDE? bisogna ricordare che tutte le proteine sono dotate di una struttura secondaria che può essere ad alfa elica o beta foglietto. Entrambe le strutture sono stabilizzate da legami a idrogeno

Quale è la struttura più stabile di una proteina Minima energia DG minore di 0 DG0= DH-TDS DH contribuiscono i legamia H, ionici e le foraze di van der Walls DS contribuiscono le interazioni idrofobiche la struttura beta è più stabile rispetto a qualle alfa.

Cattivo ripiegamento bisogna ricordare che una proteina può avere un cattivo ripiegamento, spontanemente, a causa di una mutazione genica, o i seguito a un taglio proteolitico assume una conformazione scorretta che porta alla formazione di aggregati formati da foglietti beta che sono legati tra di loro da legami intercatena.

PATOGENESI DELL’ALHZEIMER Le beta amiloidi di 42 ammminoacidi hanno la caratteristica di accumularsi all’esterno dei neuroni formando foglietti beta, legati tra di loro con legami intercatena. Tale accumulo forma le placche amiloidi Tali placche determinano reazioni infiammatorie e alterano la trasmissione nervosa provocando la morte dei neuroni

Le mutazioni su altri geni responsabili di A. Mutazioni sui geni Ps1 e PS2 che codificano per la presenilina che è la subunità fondamentale della gamma secretasi. Gene dell'apolipoproteina localizzato sul cromosoma 19.

ApolipoproteinaE (APOE) E’ una glicoproteina di membrana deputata al trasporto di colesterolo e altri lipidi, il suo gene è localizzato sul cromosoma 19. Esistono tre differenti isoforme ε2, ε3, ε4. ε3 78% ε2 7% ε4 15% se si eredita il gene E4, aumenta la probabilità di contrarre la AD ed aumenta la probabilità che l’esordio avvenga in età precoce. Il gene E2 ridurrebbe, invece, il rischio di comparsa della malattia.

Ruolo della apolipoproteina 4 favorirebbe l'accumulo della beta amiloide tossica e di Tau-Tau. Tau è una proteina associata ai microtubuli, strutture fondamentali per il sostegno dei neuroni e per la loro funzionalità (trasporto di nutrienti, di neurotrasmettitori). L'accumulo di filamenti di Tau che si verifica nell'Alzheimer danneggia i microtubuli e ne fa perdere funzionalità.

RIASSUMENDO.. Mutazioni missenso nei tre geni APP, PS1 oPS Incremento e accumulo di beta amiloide Aβ2 Placche Amiloidi incremento attività Kinasi che va ad iperfosforilazione TAU Accumulo ammassi neurofibrillari Morte Neuronale DEMENZA

A differenza di altre malattie non esiste un esame specifico per diagnosticare la malattia di Alzheimer. La diagnosi è spesso un percorso che richiede molto tempo, diverse visite di valutazione del malato e l’esecuzione di numerosi esami clinici e strumentali.

Placch Fusi Neurofiribillari Placche Amiloidi

L’iter diagnostico prevede: 1. la raccolta della storia clinica personale e familiare, 2. la valutazione dello stato mentale, 3. esame generale e neurologico, 4. l’esecuzione di alcuni esami di laboratorio e di esami strumentali (tac, risonanza magnetica), 5. la valutazione neuropsicologica e psichiatrica

Strategie Terapeutiche Inibitori della colinesterasi (Donepezil); FANS Vitamina E (Antiossidante) Memantina (riduce il deterioramento cognitivo) E’ in sperimentazione anche una terapia genica, utilizza l’ormone della crescita. Le forme di trattamento non farmacologico consistono in misure comportamentali e supporto cognitivo.

Studi: nel golgi non si formano frammenti beta amiloidi Nel golgi è presente un’altra lipoproteina, SorLa, coinvolta nel processamento dell’APP. SorLa, lega l’APP e impedisce la sua distribuzione sulla superficie plasmatica, bloccando la sua interazione con LRP1. Di conseguenza, l’APP non può essere tagliato dalla beta secretasi e non si forma l’amiloide beta

Beta amilodi nel mitocondrio l’amiloide beta media alcuni importanti effetti. I mitocondri sono organuli citoplasmatici dinamici, che svolgono importanti funzioni per la cellula, come la produzione di ATP, la regolazione del calcio intracellulare, l’eliminazione dei radicali liberi e l’attivazione dell’apoptosi mediata dalle caspasi. Nei neuroni, il loro numero è molto elevato: queste cellule, infatti, dipendono dai mitocondri per la produzione di energia, in quanto non hanno una grossa attività glicolitica. Studi su cervelli di pazienti affetti da AD e su topi APP transgenici hanno dimostrato che l’amiloide beta si accumula nel mitocondrio e che tale accumulo avviene prima della formazione delle placche. Questi ritrovamenti hanno portato ad ipotizzare che il mitocondrio svolge un importante ruolo nella patogenesi e nello sviluppo dell’AD, proprio interagendo con l’Amiloide beta.

Aree del mitocondrio influenzate dal beta amiloide 1- membrana mitocondriale: l’amiloide beta è in grado di interagire con il sistema TIM/TOM del mitocondrio, deputato all’importo di proteine nucleari nel mitocondrio. Il DNA mitocondriale, infatti, non codifica per tutte le proteine necessarie per il mitocondrio, come le proteine del complesso I e IV della catena respiratoria e dipende dall’importo di queste proteine sintetizzate nel nucleo. L’interazione tra l’amiloide beta e il sistema TIM/TOM porta ad un blocco di questo trasporto. Si ha un blocco della catena respiratoria e, di conseguenza, si ha una dissipazione del potenziale di membrana interno e della produzione di ATP. Questo effetto porta ad una produzione di ROS.

2- la ciclofilina D (una proteina della matrice mitocondriale) può associarsi con l’amiloide beta Tale proteina è coinvolta nella formazione del poro mitocondriale transitorio, La presenza dell’amiloide beta comporta l’attivazione di questa proteina con la formazione del poro: Ciò provoca si dissipazione del potenziale di membrana interno e produzione di ROS. Inoltre, l’apertura di questo poro determina la fuoriuscita di molecole mitocondriali nel citosol, come procaspasi, calcio e citocromo c, con conseguente attivazione dell’apoptosi.

L’aumento della produzione dei ROS porta a: Mutazioni del DNA mitocondriale Alterazioni di Prep, una proteina della matrice mitocondriale, deputata alla degradazione dell’amiloide beta; Aumento della perossidazione dei lipidi; Riduzione del numero dei mitocondri; Aumento della fosforilazione di Tau; Formazione di fibrille.

studi su topi APPtransgenici hanno mostrato che : estratti Ginko Bilbao e di tè verde : Inibiscono direttamente la formazione delle fibrille, oppure indirettamente riducendo i livelli di ROS n tutti e due i casi, offrono una protezione per il mitocondrio e possono essere utilizzati come trattamento strategico per la demenza.

la regolazione dei ritmi circadiani, la rimozione dei radicali liberi. Studio: ruolo anti-amiloidogenico e anti-apoptotico della melatonina nella malattia di AD. La melatonina è un prodotto secreto dalla epifisi Ha innumerevoli funzioni fisiologiche: la regolazione dei ritmi circadiani, la rimozione dei radicali liberi. Per le proprietà antiossidanti potrebbe giocare un ruolo nell’invecchiamento e nell’AD. Infatti è stato osservato che i suoi livelli diminuiscono durante il processo d’invecchiamento e studi precedenti hanno dimostrato che nei pazienti affetti da AD i livelli di melatonina risultano essere più bassi rispetto a quelli dei soggetti controllo della stessa età.  

RUOLO ANTI-AMILODOIGENICO I foglietti di beta amiloideAβ sono stabilizzati da un ponte salino tra   il gruppo imidazolico dell’ istidina e il gruppo carbossilico di un residuo di aspartato dell’Aβ La melatonina distrugge il ponte salino, prevenendo la fibrillogenesi e l’aggregazione dell’ AB. riduzione della tossicità dell’Aβ Aβ più suscettibile alla degradazione proteolitica. La melatonina non esibisce una significativa attività destabilizzante sulle fibrille già formate.

Matsubara et al, Somministrazione di melatonina Topi di 4 mesi: Inibizione parziale diaccumulo della B amiloide nel cervello. Invece Somministrazione a topi di 14 mesi d’età. Accumulo di placcheamiloidi.:

conclusioni La melatonina può ridurre la formazione di placche amiloidi, ma nei topi di 14 mesi, dove le placche si erano gia formate (10-12 mesi) non ha effetto La melatonina, quindi, ha la capacità di regolare il metabolismo dell’APP prevenendo l’accumulo della B amiloide, ma non esercita un’azione anti-amiloide se somministrato dopo la deposizione delle placche

RUOLO ANTI APOPTOTICO DELLA MELATONINA Esiste significativa correlazione tra l’apoptosi e la malattia di AD in cervelli di AD si osserva una incrementata attività delle caspasi una diminuzione di espressione di proteine antiapoptotiche Bcl-2, Bcl-xl ,Bcl-w Aumentata espressione di proteine pro-apoptotiche Bax

Melatonina sopprime apoptosi Il trattamento con la melatonina su topi transgenici ha mostrato : la melatonina riduce i livelli dei ROS, sopprime l’attivita della caspasi 3, inibisce l’incremento di Bax aumenta i livelli di espressione di Bcl2, indotti da Aβ. attivazione di NF-KB

PARP stress ossidativo e Alzheimer Pazienti: accumulo di poli ADP-ribosio Overespressione ed iperattivazione di PARP è causata da danni al DNA indotti da stress ossidativi; la sua overespressione determina elevati consumi di NAD+ nei neuroni della corteccia temporale e frontale causando morte cellulare. Quindi, i danni ossidativi sono una delle cause principali coinvolte nell’insorgenza della patologia. Le placche βamiloidi, infatti, producono esse stesse specie reattive, attraverso la perossidazione dei lipidi e tramite l’indebolimento dell’up-take di glutammato mediato dai trasportatori del glutammato.

Concludiamo affermando che gli inibitori di PARP potrebbero avere un ruolo terapeutico nella Malattia di Alzheimer. Inoltre potrebbe essere di beneficio per i pazienti affetti la somministrazione di NADH, che controbilancia la deplezione della sua forma ossidata. Tuttavia sono necessari ulteriori studi per determinare il “time-course” di PARP al fine di valutare la correlazione tra l’attività di tale enzima negli stadi precoci della malattia e la finale perdita neuronale.  

In conclusione … Allo stato attuale non è possibile prevedere con certezza la probabilità di sviluppare la malattia né, tanto meno, prevederne l’epoca di insorgenza. Si può migliorare la qualità della vita dei pazienti e provare a rallentare il decorso nelle fasi iniziali.