GENETICA DELLA MALATTIA DI PARKINSON E PARKINSONISMI GENETICI. Introduzione: l eziologia della Malattia di Parkinson è eterogenea

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1 2000 LIMPE - pubblicazione luglio 2000 GENETICA DELLA MALATTIA DI PARKINSON E PARKINSONISMI GENETICI PROF. VINCENZO BONIFATI Introduzione: l eziologia della Malattia di Parkinson è eterogenea La nosografia delle malattie neurodegenerative, compresi i parkinsonismi, basata sinora su criteri clinico-patologici, è in corso di revisione alla luce delle recenti scoperte derivanti dagli studi di tipo genetico e di biologia molecolare (1-2). Il concetto stesso di Malattia di Parkinson Idiopatica vacilla di fronte alla esistenza di molteplici cause in grado di produrre lo spettro anatomoclinico della malattia; pertanto sarebbe oggi più corretto parlare di Malattie di Parkinson. Poco senso ha ormai chiedersi quale sia la causa della malattia, mentre occorre chiarire quali siano le cause più frequenti, o i fattori più rilevanti. Una scoperta fondamentale degli ultimi anni è stata l identificazione di una rara forma di M. di Parkinson causata da mutazioni in un gene ( - synucleina), trasmesse in modo mendeliano, autosomico-dominante. Per altre rare forme mendeliane dominanti i geni sono stati mappati ma non ancora identificati. Altra novità rilevante è stata la identificazione di una forma di Parkinson giovanile di tipo autosomico recessivo, causato da mutazioni in un nuovo gene (parkina). Tale forma è più frequente delle forme dominanti; in alcuni casi è indistinguibile dal classico Parkinson Idiopatico a livello clinico, ma non sembra associata alla presenza dei corpi di Lewy sul piano neuropatologico. Il classico concetto della corrispondenza tra Parkinson Idiopatico (con risposta alla l-dopa) e degenerazione della s. nera con corpi di Lewy viene pertanto messo in discussione. I geni finora scoperti sono probabilmente in gioco solo in una minima parte di casi. Nella maggior parte dei casi le cause della Malattia di Parkinson restano sconosciute, e modelli di tipo monogenico non sembrano molto verosimili.

2 Probabilmente ci troviamo di fronte a complesse interazioni di molti fattori di tipo genetico e non-genetico. Fattori genetici hanno un ruolo nella eziopatogenesi della Malattia di Parkinson Familiarità La Malattia di Parkinson tende a ricorrere nella stessa famiglia più frequentemente di quanto possa avvenire per effetto del caso. Questo fenomeno viene ormai confermato in modo molto consistente dagli studi epidemiologici (3-4). Circa il 15-25% dei pazienti riferisce infatti la presenza di familiarità positiva. Occorre dire che la ricorrenza familiare di una malattia non è sinonimo di ereditarietà; esistono infatti molti altri fattori, come esposizioni ambientali, occupazionali, ecc. che tendono a ricorrere nelle famiglie, e potrebbero avere un ruolo nel determinare la aggregazione familiare di una malattia. Alcune elaborazioni di tipo genetico formale hanno tuttavia suggerito che la aggregazione familiare nella malattia di Parkinson sia espressione di uno o più fattori di suscettibilità genetica, piu' che di fattori di tipo ambientale. Al contrario, malattie genetiche possono presentarsi in forma sporadica, come nel caso delle affezioni di tipo recessivo, o nel caso di mutazioni "fresche", cioè di nuova apparizione nella ultima generazione e non presenti nei genitori, od ancora per effetto di incompleta penetranza della mutazione della generazione parentale, o di diversa espressività clinica. Inoltre, meccanismi genetici "non mendeliani" sono possibili e si associano a modelli di aggregazione familiare non convenzionali. E il caso delle malattie da "espansione" di DNA (mutazioni dinamiche), o delle alterazioni del DNA mitocondriale, che viene trasmesso solo per via materna, attraverso il citoplasma dell oocita secondo leggi molto simili a quelle della genetica delle popolazioni. Modelli di eredità mitocondriale potrebbero spiegare alcuni dei fenomeni osservati nella epidemiologia genetica della malattia di Parkinson. Studi sui Gemelli

3 Gli studi sui gemelli sono un classico modello per studiare il ruolo dei fattori genetici nella eziologia delle malattie. Infatti il genoma nucleare è interamente identico nei gemelli monozigotici, mentre è solo per il 50% identico nei gemelli di-zigotici (geneticamente equivalenti ai normali fratelli). La concordanza per una malattia genetica sarà quindi più elevata nei gemelli monozigoti rispetto a quelli dizigoti. Gli studi sui gemelli parkinsoniani hanno prodotto risultati molto controversi. Alcuni studi effettuati negli anni 80, sono oggi giudicati inconclusivi soprattutto per la esiguità dei casi analizzati (5). Nel corso del 1999 sono stati pubblicati due studi significativi. Il primo e' stato condotto su una coorte di migliaia di veterani statunitensi della 2 guerra mondiale (6). Sono state identificate molte coppie di gemelli di cui uno era affetto dalla Malattia di Parkinson. La concordanza clinica di malattia è risultata esigua tra i co-gemelli nel loro complesso, e soprattutto non dissimile tra gemelli mono- e di-zigotici; questo suggerirebbe che la causa del Parkinson sia di tipo non genetico. Tuttavia, analizzando separatamente i pazienti con esordio del Parkinson prima dei 50 anni, la concordanza nei co-gemelli monozigotici era molto alta, in accordo a modelli di causalità genetica, in tale sottogruppo. Questo studio ha il pregio di aver analizzato un ampio numero di casi, ma ha il limite di aver studiato i co-gemelli solo con metodo clinico. Studi recenti con fluoro-dopa e tomografia ad emissione di positroni (PET) hanno mostrato l esistenza di alterazioni sub-cliniche della via nigrostriatale in familiari (compresi co-gemelli) clinicamente non affetti. Il solo metodo clinico evidentemente è insufficiente a rilevare la reale entità della concordanza nei gemelli. Inoltre, il follow-up dello studio di Tanner è piuttosto breve, e gli stessi autori ammettono che un maggior periodo di osservazione potrebbe portare a rilevanti cambiamenti nelle conclusioni. Infine, un modello di ereditarietà di tipo mitocondriale non può essere studiato con il metodo dei gemelli, in quanto anche i gemelli mono-zigotici non sono identici nel loro corredo di DNA mitocondriale. Un secondo studio ha analizzato un numero più esiguo di gemelli con metodo PET (7). I risultati hanno confermato una bassa concordanza di tipo clinico nei co-gemelli in generale. Tuttavia, la PET ha dimostrato la presenza di alterazioni dopaminergiche subcliniche in molti co-gemelli monozigotici, e solo in pochi di-zigotici; inoltre una seconda PET effettuata dopo alcuni anni, ha mostrato una progressione delle alterazioni nigro-striatali nei soli co-gemelli monozigotici. Tali risultati suggeriscono fortemente l esistenza di fattori di tipo genetico nella eziopatogenesi della Malattia di Parkinson, almeno per la espressione del

4 deficit nigrostriatale a livello subclinico. E possibile che per la progressione della malattia fino al livello clinico, siano necessari altri fattori, di tipo genetico e/o non-genetico. Tale ipotesi permetterebbe la sintesi dei risultati degli studi clinici e PET sui gemelli. Le Forme mendeliane di Malattia di Parkinson PARK1, α - synucleina Si tratta della prima forma della Malattia di Parkinson in cui una causa precisa è stata identificata nel 1997 da Polymeropoulos e coll. (8), studiando una famiglia di origine italiana ormai molto nota come "Contursi kindred", dal nome della località di origine in provincia di Salerno. Dopo anni di ricerche cliniche e genealogiche in collaborazione con neurologi dell Università di Napoli (Di Iorio, Bonavita) e del New Jersey, USA (Golbe, Duvoisin) il locus della malattia è stato dapprima mappato sul braccio lungo del cromosoma 4, e quindi una mutazione genetica è stata identificata nel gene della -synucleina, che risiede in tale regione cromosomica. La mutazione (G209A) produce la sostituzione dell aminoacido Alanina in posizione 53 con Treonina (Ala53Thr). La stessa alterazione è stata riscontrata in alcune famiglie indipendenti di origine greca, suggerendo la possibilità che tutte queste famiglie mediterranee siano discendenti da un comune progenitore ancestrale, anche alla luce degli stretti legami storici tra Grecia ed Italia meridionale. Una seconda mutazione puntiforme (Ala30Pro) è stata identificata nel gene per α-synucleina in una famiglia tedesca, confermando il valore patogeno di tali mutazioni. Diverse centinaia di pazienti con Parkinson familiare o sporadico sono state analizzate per la ricerca delle mutazioni note o di altre nuove mutazioni nel gene per α-synucleina, finora con esito negativo, dimostrando che PARK1 è una forma molto rara di Malattia di Parkinson autosomica dominante (9). La penetranza clinica delle mutazioni è molto elevata, stimata intorno ad 85% (ossia 85% dei portatori della mutazione sviluppa la malattia clinica nel corso della vita. Le caratteristiche cliniche (il fenotipo clinico) del PARK1 sono caratterizzate da una età media di esordio più precoce (intorno a 45 anni, con ampia variabilità) e una maggiore aggressività di decorso rispetto alle forme classiche del Parkinson. Tuttavia, è possibile che tali caratteristiche debbano essere riviste alla luce di studi su casistiche più ampie. La risposta alla l-dopa è presente, almeno all inizio della malattia; alcuni individui sviluppano demenza.

5 Sul piano istopatologico PARK1 è caratterizzato dalla presenza massiccia di corpi di Lewy a livello cerebrale, con caratteristiche che ne configurano la collocazione nell ambito della malattie da corpi di Lewy diffuse. PARK1 si va delineando come una forma molto rara di Malattia di Parkinson genetica; tuttavia la sua importanza non è limitata al valore storico, in quanto prima forma di Parkinson con causa accertata. Infatti la presenza della proteina α-synucleina è stata individuata nei corpi di Lewy in tutti i casi di Parkinson, anche se sporadici (10). Tale proteina potrebbe quindi rappresentare un componente importante (forse il principale) nella patogenesi di tutte le malattie da corpi di Lewy (parkinsonismi e demenze). In alternativa, la deposizione della - synucleina potrebbe essere solo un epifenomeno, secondario alla degenerazione neuronale. Si ritiene che le rare mutazioni genetiche possano alterare le proprietà chimico-fisiche della -synucleina aumentandone la tendenza a formare filamenti insolubili (11). Questi ultimi si depositerebbero nel citoplasma, legati dalla ubiquitina e dalle strutture del proteasoma (organello deputato alla degradazione delle proteine cellulari) ma risulterebbero non-degradabili e si accumulerebbero formando i corpi di Lewy (12). Il meccanismo con cui la α-synucleina "mutata" induce o partecipa alla patogenesi del Parkinson potrebbe dunque essere del tutto indipendente dal suo ruolo fisiologico, in quanto le forme di PARK1 sono di tipo dominante (caratterizzate generalmente dalla acquisizione di nuove funzioni conferita alla proteina dalla mutazione genetica). I maggiori sforzi dei ricercatori sono ora rivolti a comprendere i meccanismi con cui la α-synucleina "normale" si deposita nei corpi di Lewy nei casi in cui non sono presenti mutazioni genetiche. Vari scenari sono ipotizzabili: aberrazioni nel livello della espressione genetica, interazioni con altre proteine cellulari anormali (come i componenti della via metabolica della ubiquitina e del proteasoma), o effetti di fattori "esogeni" come metalli pesanti e stress ossidativo, od infine meccanismi "intrinseci" di alterazione della conformazione proteica, in analogia alle malattie da prioni. Del tutto recentemente sono stati pubblicati i primi studi condotti su animali transgenici per α-synucleina. In un primo studio, sono stati generati topi transgenici che esprimono il gene umano della α-synucleina normale (quindi priva di mutazioni). Questi animali hanno sviluppato inclusioni neuronali citoplasmatiche (simili ai corpi di Lewy) ed inoltre inclusioni nucleari (non descritte nella malattia umana). Tali inclusioni

6 sono immunoreattive per la proteina α-synucleina transgenica. Inoltre i ceppi murini con maggiore livello di espressione del gene hanno sviluppato anche deficit biochimici nel sistema dopaminergico nigrostriatale e deficit neurologici di tipo motorio (13). Questo primo studio dovra essere confermato da altri studi indipendenti. Tuttavia esso suggerisce che un aumento della espressione del gene della α- synucleina, e/o un deficit della degradazione della proteina siano implicati nella patogenesi della malattia di Parkinson idiopatica. Si conosce ancora poco sulla funzione della α-synucleina (14). Si tratta di una proteina neuronale, localizzata a livello sinaptico ed importante probabilmente per la plasticità neuronale ed i processi di apprendimento di nuovi comportamenti. La elevata conservazione nella scala evolutiva ne suggerisce una funzione neuronale fondamentale. Nuovi spunti sul possibile ruolo fisiologico della α-synucleina sono stati forniti da un secondo studio su animali manipolati geneticamente (15). In questo caso, entrambe lo copie del gene della -synucleina sono state inattivate. I topi privi di α-synucleina si sono rivelati vitali, fertili, e non hanno mostrato alcuna alterazione neuropatologica morfologica (essi sviluppano un corredo completo di neuroni dopaminergici e di terminali sinaptici). Tuttavia tali animali mostrano deficit biochimici, fisiologici e comportamentali, riconducibili ad alterazioni funzionali della neurotrasmissione centrale dopaminergica. Gli autori di questo studio propongono pertanto che la α-synucleina svolga un importante ruolo di regolazione della sinapsi dopaminergica. Recentemente è stato scoperto che -synucleina si accumula anche nelle "inclusioni gliali citoplasmatiche", il tipico marker istopatologico della Atrofia Multisistemica, una forma di parkinsonismo degenerativo atipico, clinicamente molto distante dalla malattia di Parkinson ma forse legata da comuni vie patogenetiche (16). PARK2, parkina E merito di autori Giapponesi (Yamamura e coll.) aver enucleato un sottotipo di Parkinson familiare di tipo autosomico recessivo, con età di esordio molto precoce, buona risposta alla l-dopa, ma assenza dei corpi di Lewy (17). Nel 1997 il locus genetico di tale malattia è stato mappato sul braccio lungo del cromosoma 6, e nell anno seguente mutazioni sono state identificate da Kitada e coll. in un nuovo gene, dagli autori battezzato "parkin" (18).

7 Si tratta di un gene molto esteso, con struttura complessa. La proteina parkina contiene una regione moderatamente omologa alla ubiquitina, che ne suggerisce funzioni legate alle vie del catabolismo delle proteine, ed inoltre due sequenze di tipo "ring-finger" che suggeriscono interazioni con altre strutture proteiche. La presenza di tale malattia, già indicata come "parkin disease" o malattia della parkina, è stata dimostrata dal nostro gruppo anche in Europa, con la identificazione di oltre 10 mutazioni diverse in diverse famiglie, tra cui alcune Italiane (19). La natura delle mutazioni, che spesso provocano gravi alterazioni o assenza della proteina, confermano la natura recessiva della malattia. Per la notevole variabilità delle mutazioni, che sono inoltre distribuite in tutto il gene parkin, lo screening genetico è piuttosto indaginoso, e da considerarsi tuttora incompleto. Il fenotipo clinico è peculiare: l età di esordio è molto precoce, in media intorno a 35 anni in Europa (25 anni in Giappone). La sintomatologia è quella parkinsoniana, con possibilità di distonie dell arto inferiore all esordio e vivacità dei riflessi osteo-tendinei; la risposta alla l- dopa è eccellente, con sviluppo frequente di fluttuazioni motorie e discinesie. Il decorso è tipicamente molto lento. Sono assenti i disturbi cognitivi e autonomici gravi. La anatomia patologica del PARK2, studiata finora solo in pochissimi casi, sembra caratterizzata da perdita di neuroni e gliosi a livello della sostanza nera e del locus coeruleus, con assenza di corpi di Lewy. In un caso sono state descritte inclusioni neurofibrillari (tangles) per ora di incerto significato. Per la sua discreta frequenza anche nelle popolazioni caucasiche, PARK2 deve essere considerato nella pratica clinica del neurologo, di fronte a casi di Parkinson con esordio giovanile, specialmente se prima dei 40 anni, e familiarità di tipo compatibile con meccanismi recessivi (presenza di germani affetti, e genitori sani). Occorre ricordare infine che, per la sua natura recessiva, PARK2 può presentarsi in forma sporadica. PARK3, locus 2p13 Un nuovo locus genetico di suscettibilità per la malattia di Parkinson è stato identificato da Gasser e coll. nel 1998 sul braccio corto del cromosoma 2, in un gruppo di famiglie di origine Europea (20).

8 Le caratteristiche cliniche nelle famiglie in oggetto sono tipiche del Parkinson idiopatico, compresa una età di esordio media di 59 anni, e la presenza di corpi di Lewy nei casi con conferma autoptica. In alcune famiglie, alcuni pazienti sono affetti da demenza in aggiunta al parkinsonismo, altri casi presentano una demenza isolata. La penetranza della mutazione è piuttosto bassa, probabilmente inferiore al 40%, diversamente dalle mutazioni nel gene della - synucleina. Questo rende verosimile una implicazione di tale locus anche in forme "sporadiche" della malattia. Due delle famiglie "in linkage" provengono dal Sud della Danimarca e dal Nord della Germania; i discendenti vivono oggi in USA e Canada, e gli individui affetti possiedono un comune aplotipo (ossia marcatori genetici identici lungo una regione discreta del locus), suggerendo l esistenza di un progenitore ancestrale comune e rafforzando la probabilità che tale regione del cromosoma 2 contenga un gene di suscettibilità per la malattia. Tale gene resta ad oggi ignoto. Ubiquitina-idrolasi L1, locus 4p Recentemente Leroy e coll. hanno descritto una mutazione puntiforme nel gene dell enzima Ubiquitina Idrolasi Carbossi-Terminale L1 (UCH-L1, cromosoma 4p) in una famiglia tedesca con due fratelli affetti da PD (21). La mutazione induce una significativa riduzione della attività enzimatica ed ha quindi un correlato funzionale. Sebbene ulteriori studi siano necessari per stabilirne la patogenicità, tale mutazione potrebbe essere importante poiché confermerebbe un coinvolgimento diretto delle vie di degradazione proteica intracellulare (ubiquitina-proteasoma) nella PD. Tuttavia, ad oggi nessuna altra mutazione patogena è stata identificata in tale gene nelle famiglie studiate in Europa ed USA, e la variante descritta da Leroy e coll. potrebbe anche essere un neutrale polimorfismo nel gene UCH-L1. Iowa family, locus 4p Nel 1999 Farrer e coll. hanno mappato un ulteriore locus genetico in una forma autosomica dominante della malattia di Parkinson, studiando una famiglia statunitense originaria dell Iowa (22). Il fenotipo clinico consiste in parkinsonismo ad esordio precoce, in media a 35 anni, decorso molto aggressivo, e precoce sviluppo di demenza in aggiunta al parkinsonismo. La risposta alla l-dopa è presente all inizio della malattia, ma in seguito svanisce. Sono anche presenti

9 severe disautonomie. Sul piano istopatologico si tratta di una malattia da corpi di Lewy diffusa. Il locus della Iowa family mappa sul braccio corto del cromosoma 4 (4p) in una regione contigua a quella del gene UCH-L1. Tuttavia mutazioni del gene UCH-L1 sono state escluse nella famiglia dell Iowa, il cui gene resta sconosciuto. L interesse per tale locus è ulteriormente accentuato dalla presenza nella famiglia Iowan di individui con tremore posturale isolato (compatibile quindi con una diagnosi clinica di tremore essenziale) che possiedono lo stesso aplotipo dei familiari con Parkinson. Uno stesso difetto genetico potrebbe quindi essere in grado di produrre in individui diversi di una stessa famiglia fenotipi clinici così diversi da comprendere una forma oligosintomatica simile al tremore essenziale ed una forma severa di parkinsonismo-demenza. Anche alcuni parkinsonismi atipici hanno basi genetiche. Alterazioni genetiche sono state identificate in forme di parkinsonismi degenerativi atipici (degenerazioni multisistemiche con prominenti aspetti parkinsoniani), quindi caratterizzate da segni clinici addizionali, come distonie, segni piramidali, alterazioni della motilità oculare, precoce demenza, disturbi comportamentali, e/o con scarsa risposta alla l-dopa. Mutazioni del gene della proteina Tau (associata ai microtubuli) causano una forma mendeliana, autosomico-dominante di parkinsonismo atipico e demenza, oggi ribattezzata Demenza Frontotemporale con Parkinsonismo legata al Cromosoma 17 (FTDP-17) (23). Il gene tau è oggetto di intense ricerche per le possibili implicazioni anche in altre forme di parkinsonismo atipico in cui la proteina tau e' presente nelle lesioni istopatologiche (tauopatie), come Paralisi Sopranucleare Progressiva, Degenerazione Cortico-basale, e Malattia di Pick. Del tutto recentemente, in una ulteriore forma di degenerazione multisistemica con parkinsonismo atipico familiare trasmesso per via materna è stata identificata una mutazione del DNA mitocondriale (G11778A), sinora classicamente ritenuta associata ad una forma di atrofia ottica ereditaria (Leber) (24). Conclusioni Solo considerando le forme di Parkinson di tipo mendeliano (monogenico), sono già stati mappati 5 diversi loci genetici (Tabella, Figura).

10 In diverse altre famiglie con Parkinson compatibile con meccanismo autosomico dominante tutti i loci precedenti sono stati esclusi. Ciò suggerisce l esistenza di almeno un ulteriore locus per la malattia di Parkinson, e probabilmente ne esistono diversi altri. È possibile che i geni che saranno identificati in futuro siano implicati in percentuali più ampie di casi di Parkinson familiare e sporadico. Variazioni normali (polimorfismi) nei geni già identificati possono inoltre avere un ruolo come fattori di rischio nei casi di Parkinson sporadico. Alcuni studi in proposito sono stati già pubblicati, ma i risultati necessitano di ulteriori verifiche. Molto lavoro resta da compiere per analizzare la possibile interazione tra polimorfismi genetici ed esposizioni ambientali. Infine, le conoscenze scaturite dalle forme mendeliane rare, come PARK1 e PARK2, stanno apportando contributi inaspettati e cruciali anche per la comprensione della patogenesi delle forme classiche "sporadiche" della malattia di Parkinson. Processi patogenetici comuni vanno delineandosi, incentrati su proteine "critiche" come? -synucleina o tau, che risultano implicate in malattie solo apparentemente distinte, e che potrebbero aprire la strada per nuove e definitive strategie terapeutiche. TABELLA. Malattie di Parkinson Monogeniche

11 BIBLIOGRAFIA 1. Hardy J, Gwinn-Hardy K. Genetic classification of primary neurodegenerative disease. Science 1998; 282: Una eccellente rassegna sulla nuova classificazione della malattie degenerative del sistema nervoso, resa possibile dai recenti progressi nella genetica e biologia molecolare. 2. Gasser T. Genetics of Parkinson s disease. Clin Genet 1998; 54: Bonifati V, Fabrizio E, Vanacore N, De Mari M, Meco G. Familial Parkinson s Disease: A Clinical Genetic Analysis. Can J Neurol Sci 1995; 22:

12 4. Wood N. Genes and parkinsonism. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1997; 62: Johnson WG, Hodge SE, Duvoisin R. Twin studies and the genetics of Parkinson s disease-a reappraisal. Mov Dis 1990; 5: Tanner CM, Ottman R, Goldman SM, Ellenberg J, Chan P, Mayeux R, Langston JW. Parkinson s Disease in Twins. An etiologic study. JAMA 1999; 281: Uno studio importante per il dibattito attuale sul ruolo dei fattori genetici nella malattia di Parkinson nella popolazione generale. I risultati di questo studio, condotto con soli metodi di diagnosi clinica, suggeriscono che il ruolo di fattori genetici sia trascurabile nella maggior parte dei casi della malattia, ma molto importante nei casi con esordio prima dei 50 anni. Lo studio presenta tuttavia alcuni limiti metodologici, per cui tali conclusioni sono state discusse da altri autori, e non possono essere considerate conclusive. 7. Piccini P, Burn DJ, Ceravolo R, Maraganore D, Brooks DJ. The role of inheritance in sporadic Parkinson s disease: evidence from a longitudinal study of dopaminergic function in twins. Ann Neurol 1999; 45: Uno studio elegante, condotto con tomografia ad emissione di positroni per la diagnosi pre-clinica delle alterazioni nigro-striatali. I co-gemelli monozigoti dei pazienti mostrano alterazioni sub-cliniche della via nigrostriatale piu frequentemente dei co-gemelli di-zigotici, ed inoltre nei monozigotici, tali deficit sembrano progressivi. Tali risultati suggeriscono fortemente un ruolo di fattori genetici nella patogenesi della malattia, almeno dei processi biologici che sottendono alle alterazioni sub-cliniche. E verosimile che altri fattori di tipo non-genetico siano necessari per la progressione della malattia fino allo stadio clinico. 8. Polymeropoulos MH, Lavedan C, Leroy E, Ide SE, Dehejia A, Dutra A, et al. Mutation in the -synuclein gene identified in families with Parkinson s disease. Science 1997; 276: Un lavoro fondamentale per la ricerca sulla malattia di Parkinson degli ultimi decenni, in cui viene identificata la prima mutazione genetica (nel gene per la synucleina) in grado di causare una forma mendeliana autosomica dominante della malattia di Parkinson con corpi di Lewy. 9. Vaughan JR, Dürr A, Tassin J, Gasser T, Bonifati V, De Michele G, et al. The -synuclein Ala53Thr mutation is not a common cause of familial Parkinson s disease: a study of 230 European cases. Ann Neurol 1998; 44:

13 10. Spillantini MG, Schmidt ML, Lee VM-Y, Trojanowski JQ, Jakes R, Goedert M. -Synuclein in Lewy bodies. Nature 1997: 388 : In questo lavoro viene descritta per la prima volta la presenza della proteina a -synucleina nei corpi di Lewy. Numerosi studi successivi hanno confermato il dato. 11. Conway KA, Harper JD, Lansbury PT. Accelerated in vitro fibril formation by a mutant -synuclein linked to early-onset Parkinson disease. Nat Med 1998; 4: Mezey E, Dehejia A, Harta G, Papp MI, Polymeropoulos MH, Brownstein MJ. Alpha synuclein in neurodegenerative disorders: murderer or accomplice? Nat Med 1998; 4: Masliah E, Rockenstein E, Veinbergs I, Mallory M, Hashimoto M, Takeda A, et al. Dopaminergic loss and inclusion body formation in alpha-synuclein mice: implications for neurodegenerative disorders. Science 2000; 287: Topi transgenici che esprimono il gene umano per a -synucleina sviluppano inclusioni neuronali cerebrali (alcune simili ai corpi di Lewy), deficit biochimici dopaminergici e deficit motori. E ancora presto per parlare di "modello animale della malattia a corpi di Lewy", ma i risultati rafforzano l ipotesi che alterazioni nella espressione genetica della a - synucleina siano importanti nella patogenesi della malattia umana. 14. Clayton DF, George JM. The synucleins: a family of proteins involved in synaptic function, plasticity, neurodegeneration and disease. TINS 1998; 21: Abeliovich A, Schmitz Y, Farinas I, Choi-Lundberg D, Ho WH, Castillo PE, et al. Mice lacking alpha-synuclein display functional deficits in the nigrostriatal dopamine system. Neuron 2000; 25: Nel topo in cui il gene della a -synucleina e stato completamente inattivato, lo sviluppo del sistema nervoso e normale, ma il funzionamento delle sinapsi dopaminergiche e alterato, suggerendo per la proteina a -synucleina una funzione di regolazione a tale livello. 16. Wakabayashi K, Yoshimoto M, Tsuji S, Takahashi H. -Synuclein immunoreactivity in glial cytoplasmic inclusions in multiple system atrophy. Neurosci Lett 1998; 249:

14 17. Yamamura Y, Kuzuhara S, Kondo K, Yanagi T, Uchida M, Matsumine H, Mizuno Y. Clinical, pathologic and genetic studies on autosomal recessive early-onset parkinsonism with diurnal fluctuations. Parkinsonism Relat Disord 1998; 4: Kitada T, Asakawa S, Hattori N, Matsumine H, Yamamura S, et al. Mutations in the parkin gene cause autosomal recessive juvenile parkinsonism. Nature 1998; 392: In questo lavoro un nuovo gene chiamato "parkin" viene clonato da una piccola regione del braccio lungo del cromosoma 6. Tale gene si estende per circa basi di DNA, contiene 12 esoni, e codifica per una proteina di 465 aminoacidi. In alcune famiglie Giapponesi vengono per la prima volta identificate mutazioni di tipo recessivo alla base del parkinsonismo giovanile. 19. Abbas N, Lücking CB, Ricard S, Dürr A, Bonifati V, De Michele G, et al. A wide variety of mutations in the parkin gene is responsible for autosomal recessive parkinsonism in Europe. Hum Mol Genet 1999; 8: Qusto lavoro raccoglie la piu ampia casistica finora publicata di famiglie Europee con parkinsonismo autosomico recessivo causato da mutazioni del gene parkin. In particolare sono descritte diverse mutazioni di tipo puntiforme, che sembrano invece rare in Giappone. 20. Gasser T, Müller-Myhsok B, Wszolek ZK, Oehlmann R, Calne DB, Bonifati V, et al. A susceptibility locus for Parkinson s disease maps to chromosome 2p13. Nature Genet 1998; 18: In questo lavoro viene identificato un secondo locus genetico (sul braccio corto del cromosoma 2), associato ad una forma autosomica dominante della malattia di Parkinson. Il gene responsabile di questa forma, classificata come PARK3 dal sistema OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man), resta sconosciuto. 21. Leroy E, Boyer R, Auburger G, Leube B et al. The ubiquitin pathway in Parkinson s disease. Nature 1998; 395: Farrer M, Gwinn-Hardy K, Muenter M, Wavrant DeVrieze F, Crook R, et al. A chromosome 4p haplotype segregating with Parkinson s disease and postural tremor. Hum Mol Genet 1999; 8: In questo lavoro un nuovo locus genetico viene identificato sul braccio corto del cromosoma 4, in una famiglia con Parkinson-Demenza

15 autosomico dominante, studiata dai clinici da molti anni, ed originaria dell Iowa. Il gene mutato resta sconosciuto. 23. Hutton M, Lendon CL, Rizzu P, Baker M, Froelich S, Houlden H, et al. Association of missense and 5'-splice-site mutations in tau with the inherited dementia FTDP-17. Nature 1998; 393: Lavoro fondamentale per la ricerca sulla neurodegenerazione. Per la prima volta mutazioni nel gene per la proteina tau sono chiaramente identificate come causa di forme autosomico-dominanti della demenza fronto-temporale, una importante entita nosografica, che comprende nel suo spettro anatomo-clinico diverse precedenti descrizioni, compresa la malattia di Pick. Diversi altri lavori hanno successivamente identificato nuove mutazioni in altre famiglie. Tuttavia e oggi chiaro che il gene della proteina tau spiega sono una parte dei casi di demenza frontotemporale. Ancora una volta siamo di fronte ad una complessa eterogeneita eziologica, un paradigma comune nel panorama attuale della neurodegenerazione. 24. Simon DK, Pulst SM, Sutton JP, Browne SE, Beal MF, Johns DR. Familial multisystem degeneration with parkinsonism associated with the mitochondrial DNA mutation. Neurology 1999; 53:

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