Malattia di Huntington-Immagine Credit Public Domain-
Nei pazienti con malattia di Huntington, i neuroni in una parte del cervello chiamata striato sono tra i più colpiti. La degenerazione di questi neuroni contribuisce alla perdita del controllo motorio da parte dei pazienti, che è uno dei principali segni distintivi della malattia.
I neuroscienziati del MIT hanno ora dimostrato che due popolazioni cellulari distinte nello striato sono colpite in modo diverso dalla malattia di Huntington. Ritengono che la neurodegenerazione di una di queste popolazioni porti a menomazioni motorie, mentre il danno all’altra popolazione, localizzata in strutture chiamate striosomi, può spiegare i disturbi dell’umore che si vedono spesso nelle prime fasi della malattia.
“Fino a 10 anni prima della diagnosi motoria, i pazienti di Huntington possono sperimentare disturbi dell’umore, e una possibilità è che gli striosomi possano essere coinvolti in questi disturbi”, dice Ann Graybiel, Prof.ssa del MIT Institute, membro del McGovern Institute for Brain del MIT Research e uno degli autori senior dello studio.
Utilizzando il sequenziamento dell’RNA a singola cellula per analizzare i geni espressi nei modelli murini della malattia di Huntington e campioni cerebrali post-mortem dei pazienti di Huntington, i ricercatori hanno scoperto che le cellule degli striosomi e un’altra struttura, la matrice, iniziano a perdere le loro caratteristiche distintive con il progredire della malattia. I ricercatori sperano che la mappatura dello striato e il modo in cui è influenzato dalla malattia di Huntington possano portare a nuovi trattamenti che prendono di mira cellule specifiche all’interno del cervello.
“Questo tipo di analisi potrebbe anche far luce su altri disturbi cerebrali che colpiscono lo striato, come il morbo di Parkinson e il disturbo dello spettro autistico”, affermano i ricercatori.
Myriam Heiman, Prof.ssa associata presso il Department of Brain and Cognitive Sciences del MIT e membro del Picower Institute for Learning and Memory e Manolis Kellis, pProfessore di informatica presso il Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) del MIT e membro di il Broad Institute of MIT e Harvard, sono anche autori senior dello studio. Ayano Matsushima, ricercatrice del McGovern Institute, e Sergio Sebastian Pineda, uno studente laureato del MIT, sono gli autori principali dell’articolo, che appare su Nature Communications.
Vulnerabilità neuronale
La malattia di Huntington porta alla degenerazione delle strutture cerebrali chiamate gangli della base, che sono responsabili del controllo del movimento e giocano anche un ruolo in altri comportamenti, così come nelle emozioni. Da molti anni Graybiel studia lo striato, una parte dei gangli della base coinvolta nel prendere decisioni che richiedono la valutazione dei risultati di una particolare azione.
Molti anni fa, Graybiel scoprì che lo striato è diviso in striosomi che sono ammassi di neuroni,e la matrice, che circonda gli striosomi. Ha anche dimostrato che gli striosomi sono necessari per prendere decisioni che richiedono un’analisi costi-benefici che provochi ansia.
In uno studio del 2007, Richard Faull dell’Università di Auckland ha scoperto che nel tessuto cerebrale post-mortem dei pazienti con Huntington, gli striosomi mostravano una grande quantità di degenerazione. Faull ha anche scoperto che mentre quei pazienti erano vivi, molti di loro avevano mostrato segni di disturbi dell’umore come la depressione prima che si sviluppassero i loro sintomi motori.
Per esplorare ulteriormente le connessioni tra lo striato e l’umore e gli effetti motori della malattia di Huntington, Graybiel ha collaborato con Kellis e Heiman per studiare i modelli di espressione genica delle cellule striosomiali e della matrice. Per fare ciò, i ricercatori hanno utilizzato il sequenziamento dell’RNA a cellula singola per analizzare campioni di cervello umano e tessuto cerebrale da due modelli murini della malattia di Huntington.
All’interno dello striato, i neuroni possono essere classificati come neuroni D1 o D2. I neuroni D1 sono coinvolti nel percorso “go”, che avvia un’azione e i neuroni D2 fanno parte del percorso “no-go”, che sopprime un’azione. I neuroni D1 e D2 possono essere trovati entrambi all’interno degli striosomi e della matrice.
L’analisi dell’espressione dell’RNA in ciascuno di questi tipi di cellule ha rivelato che i neuroni striosomiali sono più colpiti dalla malattia di Huntington rispetto ai neuroni della matrice. Inoltre, all’interno degli striosomi, i neuroni D2 sono più vulnerabili di D1.
I ricercatori hanno anche scoperto che questi quattro principali tipi di cellule iniziano a perdere le loro identità molecolari identificative e diventano più difficili da distinguere l’uno dall’altro nella malattia di Huntington. “Nel complesso, la distinzione tra striosomi e matrice diventa davvero sfocata“, afferma Graybiel.
Disturbi striosomiali
“I risultati dello studio suggeriscono che il danno agli striosomi, che sono noti per essere coinvolti nella regolazione dell’umore, può essere responsabile dei disturbi dell’umore che colpiscono i pazienti con Huntington nelle prime fasi della malattia. Successivamente, la degenerazione dei neuroni della matrice probabilmente contribuisce al declino della funzione motoria”, affermano i ricercatori.
In un lavoro futuro, i ricercatori sperano di esplorare come la degenerazione o l’espressione genica anormale negli striosomi possano contribuire ad altri disturbi cerebrali.
Vedi anche:Malattia di Huntington: potenziali nuovi trattamenti
Precedenti ricerche hanno dimostrato che l’iperattività degli striosomi può portare allo sviluppo di comportamenti ripetitivi come quelli osservati nell’autismo, nel disturbo ossessivo compulsivo e nella sindrome di Tourette. In questo studio, almeno uno dei geni che i ricercatori hanno scoperto era sovraespresso negli striosomi del cervello di Huntington ed è anche collegato all’autismo.
Inoltre, molti neuroni dello striosoma proiettano alla parte del cervello più colpita dal morbo di Parkinson (la substantia nigra, che produce la maggior parte della dopamina del cervello).
“Ci sono molti, molti disturbi che probabilmente coinvolgono lo striato e ora, in parte attraverso la trascrittomica, stiamo lavorando per capire come tutto questo potrebbe combaciare“, dice Graybiel.
Fonte:Nature Communications
