Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA)

Transcript

1 Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) Malattia di Charcot: descritta per la prima volta nel 1860 dal neurologo francese Jean-Martin Charcot Malattia del motoneurone (UK): I motoneuroni sono la principale popolazione cellulare colpita Morbo di Lou Gerigh (USA): Famoso giocatore americano di baseball anni 30

2 sclerosi = "indurimento laterale = riferito alla zona del midollo spinale che manifesta le prime alterazioni amiotrofica = a (negazione) + mio ("muscolo") + trofico ("nutrimento") : i muscoli del malato si atrofizzano per un nutrimento insufficiente

3 La SLA è la più comune malattia neurodegenerativa dei motoneuroni dell'età adulta Statistiche Malattia rara <0.05% (<5 casi/10.000) Incidenza mondiale: 1-2.6/ Prevalenza: 10/ Insorgenza media: anni (rari esordi giovanili) Maschi/Femmine: 1.6/1 Sopravvivenza media: 3-4 anni Sporadica: 90% (sals) Genetica: 10% (fals) Carattere dominante ad alta penetranza Stephen Hawking

4 Fattori di rischio epidemiologici Familiarità Età Sesso maschile (lieve prevalenza) Pratica agonistica (calcio) (?) Traumi cranici (?) Esposizione a tossici (neurotossine/metalli pesanti/pesticidi) (?) Fumo (?)

5 THE LANCET Neurology Vol 2 November 2003 Simone Beretta, Maria Teresa Carrì, Ettore Beghi, Adriano Chiò, and Carlo Ferrarese Putting the boot in: soccer linked to ALS?

6 Sistema Nervoso Centrale (SNC) Motoneurone degenerazione dei motoneuroni di Corteccia Bulbo (midollo allungato) Midollo spinale

7

8 Come avviene la neurodegenerazione? Dying forward Dying back Independent degeneration

9 Clinica Esordio : spinale - debolezza ad uno o più arti (di solito laterale), fascicolazioni, o bulbare difficoltà di parola e di deglutizione. Paralisi progressiva dovuta alla degenerazione dei motoneuroni spinali e corticali, ad eccezione di quelli oculomotori. Perdita progressiva e irreversibile della capacità di deglutizione (disfagia), dell'articolazione della parola (disartria) e del controllo dei muscoli scheletrici, fino alla compromissione dei muscoli respiratori e alla morte. La SLA non altera funzioni sensoriali, sessuali e sfinteriali del malato. Le funzioni cognitive sono compromesse solo in una piccola percentuale dei casi (demenza fronto-temporale).

10 Terapia Non esistono terapie in grado di arrestare il decorso della malattia. Terapie sintomatiche per fascicolazioni, crampi, effetto pseudobulbare (attacchi di riso o pianto incontrollati), ansia, depressione. Terapia di supporto per insufficiente deglutizione/alimentazione (fino a gastrostomia) insufficiente ventilazione (respiratore, fino a tracheotomia) Unico farmaco approvato fino al 2017: riluzolo - estende la vita in media di 3 mesi in una parte dei pazienti. Riduzione della trasmissione glutamaterica. Dal 2017: edaravone estende la vita media di qualche mese in un ristretto gruppo di pazienti. Composto antiossidante.

11 ISTOPATOLOGIA Neurodegenerazione di regioni cerebrali specifiche perdita 1 e 2 motoneurone Midollo spinale e allungato (corna anteriori) Corteccia cerebrale (lobo frontale, temporale e parietale) In stadi avanzati: proliferazione astrocitaria e attivazione microgliale (neuroinfiammazione) Degenerazione della placca muscolare Atrofia del tessuto muscolare

12 (A) WT ps-sod1 G93A es-sod1 G93A (A) WT ps-sod1 G93A es-sod1 G93A Cervical spinal cord Lumbar spinal cord Lumbar spinal cord 60μm Cervical spinal cord 60μm (B) (B) (C) (C) N number in lumbar spinal cord (AU) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 * MN number in lumbar spinal cord (AU) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 * N number in cervical spinal cord (AU) * MN number in cervical spinal cord (AU) 1,2 1,2 1 0,8 1 0,6 0,4 0,8 0,2 0,6 0,4 0 * * Serrano et al., 2017

13 Motoneurone sano Motoneurone in degenerazione

14 A B SOD1-G93A (20 weeks) WT (20 weeks) P2X7 -/- (20 weeks) SOD1-G93A (end stage) SOD1-G93A (20 weeks) WT (20 weeks) Istopatologia: astrocitosi e microgliosi A Iba-1 GFAP Iba C C P2X7 -/- SOD1-G93A (20 weeks) D SOD1-G93A (end stage) E E P2X7 -/- SOD1-G93A (end stage) F

15 Istopatologia: degenerazione della placca neuromuscolare

16 Istopatologia: tessuto muscolare scheletrico atrofico

17 La SLA e una malattia multifattoriale e multisistemica Charcot, 1869: The diagnosis as well as the anatomy and physiology of the condition amyotrophic lateral sclerosis is one of the most completely understood conditions in the realm of clinical neurology.150 dopo la causa della SLA non e ancora nota!

18 La SLA è una patologia multifattoriale Stress Ossidativo Aggregazione Proteica Eccitotossicità Alterazioni mitocondriali Neuroinfiammazione Alterazione del Trasporto Assonale SLA Processamento dell mrna Deficit di Fattori Neurotrofici

19 Fattori genetici associati alla SLA familiare SOD1 unknown 2008 unknown SOD1 C9ORF72 TDP43 FUS

20

21

22

23 La SLA sporadica e la SLA familiare, benchè presentino una certa eterogeneità di manifestazione, sono clinicamente indistinguibili Modelli di SLA associata alla espressione di SOD1 mutante

24

25

26 Gain of toxic function

27

28 Modelli murini transgenici per la mutsod1 Modello prevalente SOD1-G93A

29 evoluzione dei fenotipi patologici

30 La SLA è una patologia multifattoriale Stress Ossidativo Aggregazione Proteica Eccitotossicità Alterazioni mitocondriali Neuroinfiammazione Alterazione del Trasporto Assonale SLA Processamento dell mrna Deficit di Fattori Neurotrofici

31 aggregazione proteica Corpi di inclusione (Lewy body-like hyaline inclusions or skein-like inclusions) Positivi per ubiquitina NON amiloidi

32 aggregazione proteica

33 aggregazione proteica

34 aggregazione proteica

35 aggregazione proteica

36 aggregazione proteica ER stress

37 aggregazione proteica inibizione dell autofagia

38 La SLA è una patologia multifattoriale Stress Ossidativo Aggregazione Proteica Eccitotossicità Alterazioni mitocondriali Neuroinfiammazione Alterazione del Trasporto Assonale SLA Processamento dell mrna Deficit di Fattori Neurotrofici

39 stress ossidativo Oxidative damage markers found in ALS spinal cord > Free protein carbonyls > Lipid peroxidation adducts > Mitochondrial DNA oxidation adducts > Nuclear DNA oxidation adducts > Cytoplasmatic RNA oxidation adducts > Protein nitration La SOD1 mutata acquisisce proprietà pro-ossidanti SOD1 can be a transcription factor for genes involved in resistance to oxidative stress and repair of oxidative damage

40 La SLA è una patologia multifattoriale Stress Ossidativo Aggregazione Proteica Eccitotossicità Alterazioni mitocondriali Neuroinfiammazione Alterazione del Trasporto Assonale SLA Processamento dell mrna Deficit di Fattori Neurotrofici

41 disfunzioni mitocondriali tutti i mutanti SOD1 si accumulano nei mitocondri

42 WT G93A WT A4V G37R H46R H48Q H80R G85R D90A G93A D124V D125H E133D S134N mito/cyto SOD1 WT A4V G37R H46R H48Q H80R G85R D90A G93A D124V D125H E133D S134N disfunzioni mitocondriali ALL mutsod1s localize into mitochondria M C M C M C M C M C M C M C M C M C M C M C M C M C ,8 1,6 1,4 1,2 0,8 0,6 0,4 0, * * * * * * * * * * * * * hsod1 hsod1-myc Ferri et al. PNAS 103, (2006)

43 disfunzioni mitocondriali attività del Complesso II e IV stress ossidativo

44 CTRL WT-SOD1 G93A-SOD1 alterazioni mitocondriali mutsod1 induces mitochondrial fragmentation Drp1 OPA1 WT G93A H80R

45 La SLA è una patologia multifattoriale Stress Ossidativo Aggregazione Proteica Eccitotossicità Alterazioni mitocondriali Neuroinfiammazione Alterazione del Trasporto Assonale SLA Processamento dell mrna Deficit di Fattori Neurotrofici

46 eccitotossicita

47 La SLA è una patologia multifattoriale Stress Ossidativo Aggregazione Proteica Eccitotossicità Alterazioni mitocondriali Neuroinfiammazione Alterazione del Trasporto Assonale SLA Processamento dell mrna Deficit di Fattori Neurotrofici

48 alterazione del trasporto assonale

49 apoptosi

50 apoptosi Bcl-2 family SOD1 SOD1 ROS Ca2+ caspaseindependent cell death SOD1 apoptosome Apaf1 casp9 cyt c effector caspases apoptosis

51 La SLA è una patologia multifattoriale Stress Ossidativo Aggregazione Proteica Eccitotossicità Alterazioni mitocondriali Neuroinfiammazione Alterazione del Trasporto Assonale SLA Processamento dell mrna Deficit di Fattori Neurotrofici

52 neuroinfiammazione Delezione della msod1 selettivamente nella microglia aumenta la sopravvivenza Delezione della msod1 selettivamente nella astrociti aumenta la sopravvivenza

53

54 IL FUTURO DELLA TERAPIA PER LA SLA Terapia combinata Target : Aggregazione proteica Danno mitocondriale Proteine mutanti Fattori trofici

55 target gene mrna transcription and processing sirna therapy mature mrna association with ribosomes sirnas translation mrna degradation protein

56 Gene therapy combined with CISPRCas/9 technology viral vector injection muscle retrograde transport motor neuron exogenous protein/sirna spinal cord

57 terapia con ASO (oligonucleotidi antisenso)

58 Stem cell therapy NPCs NSCs injection trophic factors spinal cord muscle NPCs NSCs trophic factors motor neuron