Indagine istologica sulle alterazioni cutanee in un modello murino di HGPS

La Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome (HGPS) deve il nome al Dr. Jonathan Hutchinson e al Dr. Hastings Gilford che la descrissero per le prime volte, rispettivamente, nel 1886 e nel 1897. Anche se la HGPS è definita col termine “progeria” che significa “invecchiamento precoce”, essa manifesta solo alcune delle caratteristiche cliniche e cellulari dell’invecchiamento fisiologico così come avviene in altre laminopatie progeroidi. La HGPS è dovuta ad una mutazione puntiforme che avviene nel gene LMNA che codifica per le lamine nucleari A e C. Tale mutazione puntiforme determina la transizione di una Citosina con una Timina a livello del nucleotide 1824 dell’esone 11 che porta al polimorfismo del codone 608 ma è una mutazione silente perché tale codone mutato codifica sempre per lo stesso amminoacido glicina. LMNA codifica per la sintesi di un precursore che viene sottoposto a modifiche post-traduzionali. Il motivo conservato CAAX all’estremità C-terminale del precursore della lamina è farnesilato (aggiunta di un gruppo isoprenoide idrofobo derivante dal farnesolo) sulla cisteina e i 3 aminoacidi che la seguono vengono clivati. Successivamente la cisteina C-terminale è carbossimetilata e gli ultimi 18 aminoacidi sono clivati dalla matallopeptidasi Zmpste24 portando alla formazione della lamina-A matura non farnesilata. Nella HGPS la mutazione puntiforme determina modifiche del pre-mRNA che rendono più accessibile un sito di splicing alternativo che determina la formazione di una proteina tronca mancante di 50 aminoacidi. Tale proteina tronca è la progerina che manca del sito di riconoscimento di Zmpste24 contenuto nei 50 aminoacidi mancanti, in tal modo non avviene l’ultima modifica post-traduzionale e la progerina rimane costitutivamente farnesilata. La delezione in omozigosi del gene che codifica per Zmpste24 porta anch’essa alla sindrome progeroide dimostrando che l’ultima fase di modifiche post-traduzionali è critica per l’insorgenza della HGPS. Il residuo farnesilico è importante per l’ancoraggio della progerina all’EN (envelope o membrana nucleare) localizzandola a livello della lamina nucleare. Infatti la progerina si accumula maggiormente a livello della faccia nucleare della membrana nucleare interna dove si localizza la lamina nucleare, portando all’alterazione dell’integrità della lamina nucleare e, di conseguenza, della sua interazione con la cromatina nucleare ed esitando in difetti nella struttura e nella funzione del nucleo e nell’alterazione dell’espressione genica. Infatti i nuclei dei soggetti con HGPS hanno forma anomala, sono irregolari e si hanno lobulazioni, erniazioni ed increspature dell’envelope nucleare, una disorganizzazione generale delle lamine nucleari con diffusa perdita dell’eterocromatina periferica e altre modificazioni epigenetiche (che tratterò nel prossimo capitolo). Inoltre le cellule di soggetti affetti da HGPS mostrano anche difetti nel trasporto nucleocitoplasmatico, infatti si osserva l’aggregazione con formazione di clusters da parte dei pori nucleari (canali proteici che regolano il traffico tra citoplasma e nucleo) [Tomás McKenna, Agustín Sola Carvajal et al. 2015]. Il trattamento di topi progeroidi con inibitori della farnesiltransferasi migliora il fenotipo anomalo prolungando la vita degli animali, suggerendo che la persistenza del residuo farnesilico sulla progerina contribuisca al manifestarsi del fenotipo di invecchiamento, pur non essendone l’unica causa perché è stato dimostrato sperimentalmente che anche la progerina non farnesilata determina un fenotipo progeroide, seppur meno severo. Come già precedentemente detto, la progerina si accumula progressivamente anche nelle cellule normali con l’avanzare dell’età ma la sua produzione risulta amplificata nelle cellule affette da HGPS per un maggior utilizzo del sito alternativo di splicing che ne determina la formazione. Ciò motiva il manifestarsi di un invecchiamento precoce nei soggetti affetti da HGPS. É interessante notare che si è osservato il mancato accumulo progressivo di progerina nelle cellule staminali embrionali e nelle cellule pluripotenti indotte. Infatti queste cellule dal più alto potere differenziativo non esprimono lamina A perché evidentemente il gene LMNA è silenziato, di conseguenza non è espressa neanche la progerina. La progerina sembra causare il fenotipo dell’aging nella HGPS e nell’invecchiamento fisiologico determinando una serie di modifiche epigenetiche (ancora oggetto di studio) che portano all’acquisizione delle caratteristiche tipiche dell’invecchiamento cellulare. Quindi la HGPS è una sindrome che riproduce molte delle caratteristicle cellulari, molecolari e molte manifestazioni cliniche del normale invecchiamento fisiologico. Di conseguenza lo studio di modelli murini di HGPS può portare alla scoperta di pathways intracellulari caratteristici anche dell’invecchiamento fisiologico su cui si potrebbe agire farmacologicamente per estendere la durata di vita. Si evince che lo studio della HGPS è importante non solo per sviluppare strategie terapeutiche contro questa misteriosa patologia ma anche per migliorare o ritardare il fenotipo del normale invecchiamento fisiologico [Walter Arancio, Giuseppe Pizzolanti et al. 2014].