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La sindrome di Rett (RTT) é un disordine progressivo del neurosviluppo legato al cromosoma X, e rappresenta la seconda causa di ritardo mentale nel sesso femminile. Nella forma di RTT classica la patologia é associata a mutazioni del gene MECP2 (methyl-CpG-binding protein 2) sul cromosoma X. I pazienti presentano i primi segni della malattia dopo un periodo di normale sviluppo che può durare dai 6 ai 18 mesi di età. Successivamente non raggiungono le normali tappe dello sviluppo psicomotorio ed eventualmente regrediscono, perdendo l’uso finalistico delle mani, le abilità linguistiche, e sviluppando comportamenti di tipo autistico.
In aggiunta alla variante classica della malattia, ci sono altre varianti atipiche in cui si rilevano mutazioni in altri loci, come la mutazione di CDKL5 nella variante a epilessia precoce. In questa forma della malattia il periodo perinatale é seguito dalla comparsa di convulsioni generalizzate e spasmi mioclonici, seguiti da gravi deficit dello sviluppo cognitivo e discinesie.
Per studiare le alterazioni neuronali della Sindrome di Rett, abbiamo utilizzato due linee di topi knockout (KO): una per il gene MECP2, e un’altra più recente che reca la delezione del gene CDKL5 sul cromosoma X.
Grazie ai modelli murini sappiamo che livelli alterati di MECP2 nei neuroni causano difetti nell’arborizzazione dendritica e nella plasticità sinaptica.
Nella prima parte del mio lavoro di tesi abbiamo indagato la regolazione della sintesi proteica nei topi MECP2 KO, perché ci sono evidenze che la sintesi proteica aberrante sia una causa delle caratteristiche cliniche alla base dei disturbi dello spettro autistico. E’ stato visto inoltre che alterazioni nelle cascate di segnale coinvolte nella regolazione della sintesi proteica come la via di mTOR (mammalian Target Of Rapamycin) e PI3K (PhosphoInositide 3-Kinase), sono associate a malattie del neurosviluppo correlate a grave ritardo mentale come l’X-fragile. Inoltre la sintesi proteica nei dendriti indotta dall’attività sinaptica, richiede l’azione della via di ERK.
Per studiare i possibili difetti di queste vie intracellulari nei topi MECP2 KO, abbiamo analizzato mediante western blotting la fosforilazione di rpS6 (ribosomal protein S6), una componente della subunità ribosomale 40S, che correla con l’attivazione della sintesi proteica.
Dalle nostre analisi abbiamo riscontrato una diminuzione della fosforilazione di rpS6 nei topi KO, e, dato che rpS6 é un target sia di ERK che della via di mTOR, é stato interessante andare a ricercare quale delle due vie fosse deficitaria.
I risultati emersi dimostrano che la via di ERK non é affetta, mentre c’é una ridotta funzionalità della via di AKT/mTOR, che causa il deficit di sintesi proteica nei topi MECP2 KO. Questo pathway é alterato anche nel modello murino di Rett atipica (CDKL5).
Un buon candidato per migliorare i sintomi della sindrome di RTT é Insulin-like Growth Factor-1 (IGF-1), un fattore di crescita prodotto endogenamente che promuove la maturazione cerebrale. Questa molecola é in grado di oltrepassare la barriera emato-encefalica ed é già stata testata nel modello MECP2 della malattia, dimostrando di poter aumentare la durata della vita, e di migliorare la locomozione e i deficit sinaptici. Nella seconda parte del mio lavoro di tesi, abbiamo trattato gli animali CDKL5-/y per 4 giorni consecutivi con IGF-1, prelevato la corteccia somatosensoriale ed isolato i sinaptosomi per concentrare le proteine sinaptiche. In seguito abbiamo analizzato i nostri campioni con il Western blotting riscontrando un aumento della proteina PSD-95 (Post-Synaptic Density-95) negli animali trattati con IGF-1 rispetto ai controlli trattati con soluzione fisiologica. Dato che PSD-95 é un marker di maturazione sinaptica, abbiamo misurato la densità delle spine dendritiche in topi CDKL5-/y.
I nostri esperimenti mostrano un incremento delle protrusioni lungo l’asse dendritico, indicando IGF-1 come possibile agente terapeutico.
Questo fornisce un nuovo contesto in cui possono essere sviluppati ulteriori interventi terapeutici volti a migliorare le condizioni dei pazienti affetti dalla sindrome di Rett.