Biologia Molecolare

Gli studi di biologia molecolare sul materiale autoptico e umorale della casistica sono stati compiuti dal Prof. Pierluigi Gambetti della Case Western Reserve University di Cleveland. La presenza di degenerazione spongiforme nella corteccia cerebrale ha portato all’identificazione di un’anormale isoforma di proteina prionica (PrP) nell’encefalo dei soggetti con FFI. La PrP è codificata da un gene (PRNP) situato nel braccio corto del cromosoma 20.

Il prione è una normale proteina posta sulla membrana citoplasmatica delle cellule, che appare nell’evoluzione di tutti i mammiferi ed è espressa nella maggior parte dei tessuti, ma soprattutto nel cervello. A differenza dell’isoforma normale, quella anomala è resistente alle proteasi. Questa resistenza è il segno caratteristico di quelle che sono definite malattie da prioni, che, come si è visto, possono essere ereditarie, sporadiche o trasmesse.
PrP proteasi resistente è stata trovata nei soggetti affetti da FFI. Processando il gene è stata scoperta una mutazione al codone 178, che comporta la sostituzione dell’acido aspartico con l’asparagina nella PrP. La mutazione è stata trovata in tutti i membri affetti. La presenza della PrP-proteasi resistente e la mutazione del gene definiscono la FFI una malattia da prioni, che costituisce un nuovo capitolo delle encefalopatie ad un tempo ereditarie ed infettive. Secondo recenti sviluppi, la proteina prionica è parte del recettore per il sistema GABA-ergico; essa, pertanto, attiverebbe il tono inibitorio. L’anomala isoforma della PrP non avrebbe la capacità di legarsi alle sinapsi. In mancanza di tono inibitorio i neuroni talamici nella FFI rimarrebbero in condizioni di costante iper-attività, fino all’esaurimento funzionale e alla necrosi. Il deterioramento dell’inibizione sinaptica può essere coinvolto nell’attività epilettiforme osservata nella malattia di Creutzfeld-Jacob. Si potrebbe, quindi, dedurre che la perdita della funzione della proteina prionica può contribuire alla precoce perdita sinaptica e alla degenerazione neuronale osservata in queste malattie. Nell’ambito clinico dell’insonnia familiare fatale vi sono due varianti, una a decorso rapido con prevalenza di onirismo e miocloni, l’altra a decorso più lento con prevalenza di stupor e segni piramidali. La mutazione del codone 178 si trova, inoltre, in un sottotipo della malattia di Creutzfeld-Jacob (CJD), che si differenzia dalla FFI nell’espressione fenotipica, perchè non vi sono nè insonnia nè atrofia selettiva talamica, bensì spongiosi diffusa, indipendente dalla durata della malattia e diverse manifestazioni cliniche. Per comprendere l’eterotipia fenotipica tra FFi e la 178 CJD e tra le due varianti clinico-patologiche nell’ambito della FFI è stata allora estesa l’analisi del gene prionico nei membri affetti da queste malattie. È stata osservata una differenza al codone 129 del gene prionico, che mostra un polimorfismo metionina/valina, comune alla popolazione caucasica: 62% per l’allele metionina e 38% per l’allele valina. Se il gene prionico non presenta mutazioni al codone 178,l’omozigosi o l’eterozigosi al codone 129 esprime un fenotipo normale. Se, invece, il gene prionico presenta mutazione al codone 178, si hanno diverse espressioni fenotipiche per eterotipia allelica al codone 129. La definizione clinica, anatomopatologica e genetica della FFI ha permesso le seguenti considerazioni: 1. Ha dato credibilità alla teoria dei prioni, già formulata da Prusiner nel 1982-83 e tratta dagli studi sullo scrapie. Teoria osteggiata dai sostenitori delle malattie da virus lenti. Tuttavia negli encefali patologici non è mai stata trovata traccia di materiale genico virale. L’infettività delle malattie prioniche non consiste nella trasmissione di un ipotetico genoma virale nell’encefalo dell’ospite.

L’ipotesi prionica di Prusiner prevede un nuovo concetto di infettività, che supera i postulati di Koch, cioè di tipo molecolare anzichè virale. La proteina prionica mutante agirebbe da stampo anche per la proteina normale, mutandola a sua volta. Si tratta quindi di un’infettività per contatto, tale da indurre una “mutazione” nella proteina normale. Tale fenomeno trova riscontro in natura nella cristallizzazione a cascata di alcuni minerali; il fronte di cristallizzazione induce una mutazione del materiale amorfo adiacente. Questo modello risponderebbe a due quesiti: A) Perchè siano necessarie grandi quantità di proteina prionica patologica per mutare (infettare secondo Prusiner) quella normale. B) Perchè i portatori della mutazione ammalino pur avendo un allele normale. 2. Ha ridefinito il ruolo del talamo. Le formazioni talamiche degenerate in questa malattia sono state fino ad ora “terra incognita”. Hess nel 1953 riscontrò che la stimolazione talamica mediale induceva nell’animale un sonno fisiologico.
La selettività della lesione talamica in questa malattia permette di effettuare correlazioni anatomo-cliniche molto più precise, prima impossibili.
Anzitutto questa abiotrofia talamica è su base familiare, è isolata e selettiva; insomma un modello sperimentale naturale, che integra in una visione unitaria osservazioni sparse e le pone nel massimo rilievo. I nuclei talamici anteriore e dorso-mediale sono una fondamentale struttura ipnoinducente ed organizzativa del sonno, coordinano l’intero sistema neurovegetativo ed endocrino. Infatti in questa malattia si verifica uno sbilanciamento di tutto il sistma ergotropo, nella direzione di un abnorme dispendio energetico: iper-tensione, iper-termia, tachicardia, iper-cortisolemia, disordine che alla fine conclude con la morte. Il talamo anteriore e mediale, dunque, costituisce una stazione integrativa, un vero e proprio network, della vita vegetativa in senso trofico, ossia di ricostruzione e di salvaguardia delle riserve energetiche. È dunque chiaro che esso rappresenta una struttura essenziale per la vita medesima. 3. Ha complicato la genetica. È venuto a cadere, infatti, l’assioma “una mutazione una malattia”, ossia una mutazione = un fenotipo. Il polimorfismo genico di un allele normale può, in presenza di una medesima mutazione, dare fenotipi diversi..