DRPLA è caratterizzata da un’atrofia cerebrale marcata e generalizzata e dall’accumulo di atrofina-1 con tratti di glutammina estesi. Le proteine mutanti di atrofina-1 sono state trovate in inclusioni intranucleari neuronali (NII) e diffusamente accumulate nei nuclei neuronali. Mentre il ruolo delle NII (patologico o protettivo) non è chiaro, l’accumulo diffuso della proteina mutante è considerato tossico.
Atrofia cerebraleModifica
C’è una riduzione significativa del tessuto del SNC in tutto il cervello e il midollo spinale, con il peso del cervello dei pazienti DRPLA spesso inferiore a 1000g. Nelle regioni senza deplezione neuronale evidente, si nota l’atrofia del neuropilo. Il globus pallidus (segmento laterale più grande di quello mediale) e il nucleo subtalamico dimostrano una consistente perdita neuronale e una gliosi astrocitaria. Il nucleo dentato mostra una perdita neuronale con i restanti neuroni atrofici che mostrano una degenerazione grumosa. In generale, la degenerazione pallidoluysiana è più grave della degenerazione dentatorubrica nell’esordio giovanile e l’inverso è vero per l’esordio tardo adulto.
I topi transgenici DRPLA hanno dimostrato diverse anomalie neuronali tra cui una riduzione del numero e delle dimensioni delle spine dendritiche, nonché dell’area perikarya e del diametro dei dendriti. La morfologia e la densità delle spine sono state collegate alle funzioni di apprendimento e memoria e all’epilessia. Le spine di tipo tozzo viste nei topi DRPLA sono morfologicamente diverse dalle spine sottili e a fungo viste nei topi di Huntington.
L’analisi morfometrica del cervello dei topi DRPLA ha mostrato una perdita della normale spaziatura inter-microtubuli negli assoni neuronali. I microtubuli erano relativamente compattati, suggerendo che anomalie nel trasporto delle proteine possono giocare un ruolo nella degenerazione neuronale. Negli esseri umani, atrofina-1 interagisce con IRSp53, che interagisce con Rho GTPases per regolare l’organizzazione del citoscheletro di actina e le vie che regolano lamellipodia e filopodia.
Inclusioni intranucleari neuronaliModifica
NIIs non sono esclusivi per DRPLA; sono stati trovati in una varietà di disturbi neurodegenerativi. Nella DRPLA, le NII sono state dimostrate sia nei neuroni che nelle cellule gliali nello striato, nei nuclei pontini, nell’oliva inferiore, nella corteccia cerebellare e nel nucleo dentato, anche se l’incidenza dei neuroni con NII è bassa, circa 1-3%.
Nella DRPLA, le NII sono strutture sferiche, eosinofile di varie dimensioni. Non sono legati alla membrana e sono composti da strutture granulari e filamentose. Sono ubiquitinati e possono essere accoppiati o in forma di doppietto all’interno del nucleo.
Gli NII sono immunopositivi per diversi fattori di trascrizione come la proteina legante TATA (TBP), il fattore associato a TBP (TAFII130), Sp1, la proteina legante l’elemento camp-responsivo (CREB) e la proteina legante CREB (CBP). È stato proposto che il reclutamento di fattori di trascrizione in NIIs può indurre anomalie trascrizionali che contribuiscono alla progressiva degenerazione neuronale. Altri disordini polyQ, come l’Huntington e l’atassia spinocerebellare (tipi 3 e 7), hanno dimostrato di sequestrare alcuni degli stessi fattori di trascrizione. Il fatto che diversi prodotti genici sequestrino gli stessi fattori di trascrizione può contribuire alla sovrapposizione dei sintomi di malattie geneticamente diverse.
È stato anche dimostrato che i NII alterano la distribuzione delle strutture intranucleari, come i corpi nucleari della proteina della leucemia promielocitica (PML). Anche se il ruolo dei corpi PML non è chiaro, si ritiene che siano coinvolti nell’apoptosi. Nei neuroni con NII, i corpi PML nei pazienti DRPLA formano un guscio o un anello intorno al nucleo ubiquitinato. In simili malattie polyQ, l’associazione di questo guscio PML ha dimostrato di essere dipendente dalle dimensioni, con i NII più grandi che sono PML negativi. Questo ha portato a due modelli, uno in cui i corpi PML rappresentano siti per la formazione di NII e un secondo in cui i corpi PML sono coinvolti nella degradazione e proteolisi di NII.
Le inclusioni elementari, positive all’atrofina-1, sono anche osservate esclusivamente nel citoplasma del nucleo dentato, che sono estremamente simili alle inclusioni osservate nei motoneuroni nella sclerosi laterale amiotrofica.
Accumulo diffuso nei nucleiModifica
Nella DRPLA, l’accumulo diffuso di ATN1 mutante avviene molto più estesamente della formazione di NII. L’estensione e la frequenza dei neuroni che mostrano gli accumuli nucleari diffusi cambia a seconda della lunghezza della ripetizione CAG. Si ritiene che gli accumuli nucleari diffusi contribuiscano alle caratteristiche cliniche come la demenza e l’epilessia.
ATN1 contiene sia una sequenza di localizzazione nucleare che una sequenza di esportazione nucleare. La scissione di ATN1 in un frammento terminale N libera ATN1 dal suo segnale di esportazione nucleare e lo concentra nel nucleo. È stato dimostrato che l’aumento delle concentrazioni nucleari attraverso il test di trasfezione aumenta la tossicità cellulare.
In entrambe le forme giovanili e adulte, le regioni in cui più del 40% dei neuroni sono diventati immunoreattivi a 1C2 (un anticorpo monoclonale contro i tratti di poliglutamina espansa) includono: il nucleo basale di Meynert, grandi neuroni striatali, globus pallidus, nucleo subtalamico, nucleo intralaminare talamico, corpo genicolato laterale, nucleo oculomotore, nucleo rosso, substantia nigra, nucleo motore trigemino, nucleo raphes pontis, nuclei pontini, nucleo vestibolare, oliva inferiore e il nucleo dentato cerebellare. Il tipo giovanile mostra anche reattività nella corteccia cerebrale, nell’area CA1 dell’ippocampo e nella formazione reticolare del tronco encefalico. I nuclei che contengono accumuli di atrofina-1 mutante sono deformati con rientranze della membrana nucleare.