(Depressione-Immagine:Uno schema dello studio condotto dalla professoressa Sâmia Joca. Credito: FCFRP-USP).
Il trattamento della depressione deve affrontare due sfide principali. La prima è che quasi il 50% dei pazienti non risponde bene agli antidepressivi esistenti. La seconda è che i farmaci convenzionali impiegano un tempo relativamente lungo, da tre a cinque settimane circa, per avere l’effetto desiderato.
Un gruppo di ricercatori affiliati all’Università di San Paolo (USP) in Brasile si è proposto di affrontare il secondo problema utilizzando modulatori epigenetici per cercare di “cancellare” le conseguenze dello stress. I meccanismi epigenetici fanno parte di un sistema complesso che controlla come e quando i geni vengono attivati o disattivati.
L’esposizione allo stress, un fattore scatenante chiave della depressione, altera alcuni marcatori epigenetici nel cervello. Molte di queste alterazioni si verificano nei geni associati alla neuroplasticità, la capacità del cervello di cambiare in risposta all’esperienza. Lo stress aumenta la metilazione del DNA in questi geni.
La metilazione del DNA è un processo di rimodellamento della cromatina che regola l’espressione genica reclutando proteine coinvolte nella repressione genica o inibendo il legame dei fattori di trascrizione al DNA. La maggior parte degli antidepressivi esistenti sono progettati per ridurre questo processo.
Il team guidato da Sâmia Joca, Professore presso l’USP e l’Università di Aarhus in Danimarca, ha deciso di condurre un’indagine approfondita sull’azione del BDNF (fattore neurotrofico derivato dal cervello), una proteina del sistema nervoso con effetti ben documentati su la regolazione della plasticità neuronale.
“Lo stress riduce l’espressione di BDNF e, come mostrato in letteratura, gli antidepressivi non hanno alcun effetto se la segnalazione di BDNF è bloccata. Ecco perché ci siamo concentrati su BDNF”, ha detto Joca, affiliato al Dipartimento di Scienze Biomolecolari della USP Ribeirão Preto School of Pharmaceutical Scienze (FCFRP).
Il gruppo ha testato l’ipotesi che lo stress aumenti la metilazione del gene per il BDNF, riducendone l’espressione e che questa riduzione sia legata al comportamento depressivo. “Il nostro punto di partenza era questo: se somministrassimo un modulatore genetico che inibisce la metilazione del DNA, il processo non avverrebbe, i livelli di BDNF sarebbero normali e ci sarebbe un effetto antidepressivo”, ha detto Joca. “Se l’effetto antidepressivo è effettivamente legato alla normalizzazione del profilo di metilazione, in modo che i farmaci convenzionali impieghino tempo a funzionare perché ci vuole tempo per eliminare le alterazioni indotte dallo stress, abbiamo immaginato che la modulazione diretta di questi meccanismi epigenetici avrebbe prodotto rapidamente l’effetto. Noi abbiamo scoperto che è davvero così “.
I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Molecular Neurobiology.
“Abbiamo testato due farmaci, uno dei quali è usato per curare il cancro (gliomi). L’altro è completamente sperimentale”, ha detto Joca. “È importante notare che questi farmaci non possono essere usati per curare la depressione perché se riducono la metilazione del DNA senza restrizioni aumenteranno l’espressione di diversi geni piuttosto che solo il gene che ci interessa. Quindi ci saranno effetti negativi. I risultati non puntano alle prospettive di nuovi antidepressivi, ma a un punto di vista interessante da cui sviluppare nuovi trattamenti “.
Comportamento
Secondo Joca, per verificare l’ipotesi che la modulazione diretta dei meccanismi epigenetici avrebbe funzionato più velocemente, era necessario utilizzare (e validare) un modello che distingueva molto chiaramente tra trattamento cronico e acuto. Gli scienziati hanno prima convalidato un modello di depressione indotta da stress nei ratti trattati con farmaci convenzionali ben noti. In questo modello, chiamato “impotenza appresa”, i ratti erano esposti a uno stress ineludibile, seguito sette giorni dopo da una situazione in cui era possibile evitare lo stress spostandosi dall’altra parte della camera in cui si trovavano.
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I risultati hanno mostrato un numero maggiore di fallimenti nell’apprendimento di questo comportamento di evitamento tra gli animali stressati rispetto a quelli non stressati, come previsto. Questa tendenza è stata attenuata dal trattamento cronico con antidepressivi convenzionali e dal trattamento acuto con modulatori epigenetici.
“Ciò che chiamiamo impotenza appresa in questo modello è simile alla depressione negli esseri umani, alla sensazione che non c’è nulla che la persona possa fare per migliorare la situazione”, ha detto Joca. “Il modello è stato convalidato e ha mostrato che, quando trattati continuamente con antidepressivi, gli animali sono tornati alla normalità e assomigliavano ad animali non stressati in termini comportamentali. Tuttavia, questo è accaduto solo se sono stati trattati ripetutamente. Lo stesso vale per le persone depresse, che devono prendere il farmaco continuamente. Non vi è alcun effetto acuto da una singola dose”.
Il test di nuoto forzato è stato utilizzato anche per stressare i ratti, il cui comportamento è stato osservato dopo 24 ore. Anche in questo caso i farmaci convenzionali hanno ridotto il livello di depressione indotta dallo stress. Dopo aver convalidato il modello, i ricercatori hanno condotto un’altra serie di esperimenti in cui si è scoperto che i modulatori epigenetici hanno un effetto simile a un antidepressivo.
Testare nuovamente l’affidabilità
Il team ha testato due diversi farmaci come modulatori, 5-AzaD e RG108. Entrambi inibiscono l’enzima responsabile della metilazione del DNA, “ma non sono chimicamente correlati”, ha spiegato Joca. “Volevamo evitare la possibilità che l’effetto fosse dovuto a qualche meccanismo non specifico in uno dei farmaci. Quindi abbiamo usato farmaci completamente diversi e ottenuto lo stesso risultato. Abbiamo misurato l’effetto in due momenti diversi, poco dopo lo stress inevitabile in un gruppo e prima del test di impotenza nell’altro. Abbiamo osservato un rapido effetto antidepressivo in entrambi i casi “.
Il passo successivo è stato un’analisi molecolare di 5-AzaD al fine di produrre un profilo di metilazione del gene di interesse. “Abbiamo scoperto che lo stress ha effettivamente aumentato la metilazione di BDNF e TrkB, un’altra proteina del sistema nervoso, e questo è stato moderatamente attenuato dai nostri trattamenti”, ha detto Joca.
Poiché l’alterazione era molto sottile, i ricercatori hanno deciso di analizzare l’affidabilità del test. “Utilizzando un modello diverso, abbiamo riprodotto i risultati del test di nuoto forzato e iniettato il farmaco per via sistemica mentre somministravamo anche un inibitore della segnalazione BDNF alla corteccia. Questo non ha avuto effetto antidepressivo”, ha detto Joca.
Lo studio è stato una continuazione del lavoro che Joca e il suo team hanno svolto per diversi anni. “Nel 2010, abbiamo pubblicato un articolo che mostrava che questi farmaci avevano un effetto antidepressivo. Non molto tempo dopo, abbiamo pubblicato un altro articolo che mostrava che il trattamento antidepressivo modulava la metilazione del DNA. Il punto interessante in questo ultimo studio era la produzione dell’effetto antidepressivo per mezzo di un intervento acuto. Questa è la prima volta che i modulatori epigenetici hanno dimostrato di avere un rapido effetto antidepressivo”, ha detto Joca.
Fonte:Molecular Neurobiology
