Morbo di PARKINSON
eziopatogenesi - trattamento
(Aggiornato al marzo 2007)
Premesse
Le alterazioni anatomiche tipiche del Morbo di Parkinson sono:
1 - Depigmentazione della Sostanza Nigra;
2 - Spopolazione neuronale (soprattutto della pars compacta della Sostanza Nigra, ma con interessamento contemporaneo degli altri nuclei pigmentati del tronco encefalo);
3 - Presenza dei "Corpi di Lewy": masse di filamenti intermedi (proteine del citoscheletro) organizzate in polimeri di circa 10 nm di diametro, antigenicamente differenti dalle neurofibrille della degenerazione neurofibrillare dell'Alzheimer.
La melanina (MN) è costituita da dopamina che, copolimerizzando con gruppi ciclici contenenti zolfo, forma "granuli di pigmento proteico insolubile " (melanosomi).
La neuromelanina (NM), contenuta nei neuroni pigmentati, è un polimero melaninico inglobato in una matrice glico-lipidica.
All'esame istologico: nei mesencefali Parkinsoniani, attorno ai neuroni, nei granulociti e nei macrofagi affluiti attorno ai neuroni, si trova un pigmento di natura proteica, insolubile e resistente alle proteasi (www.arpnet.it/aip/ricerca.htm). Nel Parkinson, nei nuclei del "Tronco" si trova «melanina extracellulare o all'interno dei macrofagi e delle cellule gliali (Giovannini P.: Il morbo di Parkinson. Il Pensiero Scientifico. Roma, 1994. 32 ) ».
« La sostanza nera è chiamata così perché si presenta di colore grigiastro per i granuli di pigmento (melanina) contenuti nelle cellule. Questo tipo di melanina è simile a quella che colora la pelle e i capelli (Pezzoli G. - Tesei S.: Guida alla malattia di Parkinson 2004 - Associazione Italiana Parkinsoniani, Fondazione Grigioni per il Morbo di Parkinson, World Parkinson Disease Association - 5a Edizione: giugno 2994 - pag. 49) »
Nella cute (Alessi E. - Caputo R.: La cute e la sua patologia. R. Cortina Editore, Milano, 1991. 18-20), la sintesi del pigmento avviene nel citoplasma dei melanociti in organelli enzimaticamente attivi, detti premelanosomi, che originano dall'apparato di Golgi. Questi organelli si riempiono di melanina e, quando sono diventati enzimaticamente inerti, sono chiamati melanosomi o granuli di melanina. I melanosomi migrano nei dendriti dei melanociti e vengono assunti dai cheratinociti con un processo di fagocitosi (fagocitosi = endocitosi di una particella solida).
Discussione
Nelle versioni precedenti, premesso che:
nei Mesencefali e nei nuclei del "Tronco" dei Parkinsoniani attorno ai neuroni, nei macrofagi, nei granulociti e nelle cellule gliali si trova semplice melanina (non neuromelanina, che è melanina inglobata in una matrice glico-lipidica):
nei melanociti cutanei si conoscono perfettamente i passaggi biochimici e gli organuli endocellulari in cui avviene la "lavorazione" per produrre i melanosomi;
mancano elementi biochimici e citologici che ci dicano come certi neuroni arrivino a produrre melanina e poi la inglobino nella matrice glico-lipidica;
la parete di tutte le cellule animali (compresi i neuroni) è costituita da una membrana glico-lipidica; quindi, se un melanosoma, prodotto all'esterno del neurone, viene "internalizzato" per ripiegamento della membrana cellulare (fagocitosi) diventa automaticamente "neuromelanina";
dicevo: per queste ragioni, se certi neuroni sono pigmentati e dispongono di neuromelanina perchè fagocitano melanina esterna, inibendo la fagocitosi, quei neuroni si depigmentano: la depigmentazione sarebbe dovuta all'inibizione della fagocitosi prodotta dalle tossine delle Bordetelle. In Anatomia, in Embriologia, in Fisiologia, in Biochimica, in Endocrinologia, in Neurologia, per due anni ho ricercato qualche indizio di produzione esterna della melanina, quindi, di fagocitosi da parte dei neuroni pigmentati: NESSUNA CONFERMA.
A questo punto, escludendo che la neuromelanina del neurone pigmentato derivi dall'esterno (per fagocitosi), vediamo se la depigmentazione neuronale si possa spiegare facendo il percorso inverso, cioè per una "perdita" incontrollata del pigmento (un contenitore d'acqua può rimanere vuoto: - perché acqua non arriva dalle condotte dell'acquedotto; - perchè il rubinetto del tubo di scarico non chiude): ripartendo dalle nozioni fondamentali di Biologia Molecolare (B. Alberts - D. Bray - J. Lewis - M. Raff - K. Roberts -J-D-Watson: Biologia Molecolare della Cellula. 3a Ed. - Zanichelli.- Bologna, 1995. 845-873).
Dalla Biologia Molecolare (Biblio citata) sappiamo che: quando l'Adrenalina si lega ai recettori beta-adrenergici attiva l'Adeniato-ciclasi (ADN-c); quando si lega ai recettori alfa-2-adrenergici inibisce l'enzima. La differenza riflette il tipo di proteina G che accoppia questi recettori alla ciclasi (cioè, all'ADN-c). Mentre i recettori beta-adrenergici sono accoppiati funzionalmente all'ADN-c dalla Proteina G-stimolatrice (G-s), i recettori alfa-2-adrenergici sono accoppiati a questo enzima da una proteina G-inibitrice (G-i). Le Proteine G sono costituite da tre sub-unità: unità alfa, unità beta, unità gamma. G-i può contenere lo steso complesso beta-gamma di G-s, ma ha una sub-unità alfa diversa, la sub-unità alfa-i. Quando sono attivati, i recettori alfa-2-adrenergici si legano alla Proteina G-i facendo legare
GTP (guanidin-tri-fosfato) ad alfa-i e provocandone la dissociazione dal complesso beta-gamma: sia l'alfa-i rilasciata, sia il complesso beta-gamma contribuiscano all'inibizione dell'ADN-c. Alfa-i inibisce la ciclasi (ADN-c) indirettamente; beta-gamma può inibire la sintesi di AMP-c in due modi: o direttamente, legandosi alla ciclasi stessa; o indirettamente, legandosi a qualunque sub-unità alfa-s libera, presente nella stessa cellula (impedendo così l'attivazione di molecole di ciclasi). La Proteina G-i agisce anche aprendo i canali del K+ nella membrana plasmatica e sembra che questa funzione sia più importante dell'inibizione dell'ADN-c.
La Tossina Pertussica ha attività tossica ADP-ribosilante, NAD dipendente, e media all'interno della cellula infettata l'azione patologica attraverso il blocco dei recettori alfa-2-adrenergici che in condizioni normali attiverebbero le proteine G inibitorie.
La proteina G inibitoria, essendo inattiva, non inibisce l'adenilato-ciclasi per cui aumenta l'AMP-ciclico. Effetto: le cellule rispondono in modo anomalo agli stimoli provenienti dall'esterno (Tossina della Pertosse: Wikipedia).
Questo in sintesi.
Per documentazione, riporto da Alberts (biblio citata) anche i dettagli.
Segnalazione tramite Recettori di Superficie collegati a Proteine G
«I recettori collegati a Proteine G sono la famiglia più grande di recettori di superficie. I recettori legati a proteine G mediano le risposte cellulari ad una enorme diversità di molecole segnale, compresi ormoni, neurotrasmettitori e mediatori locali. Lo stesso ligando può attivare molti, diversi, membri della famiglia: almeno nove diversi recettori legati a Proteine G sono attivati da Adrenalina, altri cinque o più da Acetilcolina e almeno 15 da Serotonina. Nonostante la diversità chimica e funzionale delle molecole segnale che si legano ad essi, tutti i recettori legati a Proteine G consistono di una singola catena polipeptidica che passa sette volte avanti e indietro attraverso il doppio strato lipidico della membrana cellulare. Le Proteine G (così chiamate perché legano il Guanosina-trifosfato
= GTP) possono essere: proteine trimeriche (accoppiano i recettori ai loro enzimi o canali ionici bersaglio nella membrana plasmatica); proteine monomeriche aiutano a trasmettere segnali intracellulari, a regolare il traffico vescicolare e molti altri processi nelle cellule eucariotiche. Entrambe le classi di proteine che legano GTP sono comunque GTPasi, e funzionano da interruttori molecolari che possono scattare fra due stati: attivo, quando hanno GTP legato; inattivo, quando hanno legato GDP (Guanosina-difosfato). "Attivo" significa in genere che la molecola agisce da segnale che scatena altri eventi nella cellula. Quando un ligando extracellulare si lega ad un recettore legato a proteine G , il recettore cambia la sua conformazione e fa scattare la proteina G trimerica con cui è associato facendole espellere il GDP che viene sostituito
da GTP. L'interruttore viene spento quando la proteina G idrolizza il GTP attaccato, convertendolo di nuovo in GDP. Ma prima che ciò succeda, la proteina attiva ha una opportunità di diffondere via dal recettore e portare il messaggio per un periodo prolungato al suo bersaglio a valle. La maggior parte dei recettori legati a proteine G attivano una catena di eventi che altera la concentrazione di una o più piccole molecole segnale intracellulari. Queste piccole molecole, spesso chiamate mediatori intracellulari (o secondi messaggeri), a loro volta passano il segnale alterando il comportamento di proteine cellulari selezionate. Due dei mediatori intracellulari più usati sono: la Adenosina 3,5-ciclo fosfato (AMP-ciclico) e il Calcio-ione (Ca++); cambiamenti nelle loro concentrazioni sono stimolati da vie distinte nella maggior parte delle cellule animali e la
maggior parte dei recettori legati a proteine G regola l'una o l'altra via.
Recettori che determinano l'aumento dello AMP-c intracellulare attivando l'Adenilicociclasi tramite una proteina G stimolatrice (G-s).
« L'AMP-c è stato identificato per la prima volta come mediatore intracellulare dell'azione ormonale nel 1959 e da allora si è trovato che agisce da molecola segnale intracellulare in tutte le cellule procariotiche e animali (eucariote) che sono state studiate. Perché possa funzionare da mediatore intracellulare, la concentrazione di AMP-c (normalmente inferiore alla 10-7 M) deve poter aumentare e diminuire in risposta a segnali extracellulari: in seguito a stimolazione ormonale, i livelli di AMP-c possono cambiare di cinque volte in pochi secondi. Questa capacità di risposta richiede che la sintesi rapida della molecola sia bilanciata da una rapida degradazione o rimozione. L'AMP-c è sintetizzato, partendo da un ATP (Adenosina-trifosfato), dalla Adenilicociclasi (ADN-c), enzima legato alla membrana plasmatica; è rapidamente e continuamente
distrutto da una o più AMP-c-Fosfodiesterasi, che idrolizza AMP-c ad Adenosin-5-monofosfato (5-AMP). Molte molecole segnale extracellulari funzionano controllando i livelli di AMP-c alterando l'attività della Adenilicociclasi. Tutti i ligandi che attivano l'ADN-c in un dato tipo di cellula bersaglio producono in genere lo stesso effetto: almeno quattro ormoni attivano l'ADN-c nelle cellule adipose, per esempio, e tutti stimolano la demolizione dei trigliceridi (la forma di deposito dei grassi) ad acidi grassi. I diversi recettori per questi ormoni attivano un pool comune di molecole di ADN-c , a cui sono accoppiati da una proteina trimerica G. Poiché questa proteina G è coinvolta nell'attivazione di un enzima, è chiamata Proteina G-stimolatrice (G-s). Individui che hanno una deficienza genetica di G-s mostrano una diminuzione della risposta
a certi ormoni e, di conseguenza, hanno anormalità metaboliche, uno sviluppo anormale delle ossa e sono mentalmente ritardati.
Gli esempi meglio studiati di recettori accoppiati all'attivazione dell'ADN-c sono i recettori beta-adrenergici, che mediano alcune delle azioni dell'Adrenalina e della Nor-Adrenalina. Un sistema di ADN-c attivato da Adrenalina può essere ricostituito in vescicole sintetiche di fosfolipidi usando recettori beta-adrenergici purificati, G-s e molecole di ADN-c, indicando che non sono richieste altre proteine per il processo di attivazione. Vediamo in che modo esattamente G-s media l'accoppiamento.
Le proteine G trimeriche si disassemblino quando sono attivate.
« Una proteine G trimerica è composta da tre diverse catene polipeptidiche chiamate alfa beta e gamma. La catena alfa G-s (alfa-s) lega e idrolizza GTP e attiva l'ADN-c.
La catena beta G-s e la catena gamma formano un complesso (beta-gamma) che àncora G-s alla faccia citoplasmatica della membrana plasmatica, almeno in parte tramite una catena lipidica (un gruppo prenile) che è legata covalentemente alla sub-unità gamma. Nella forma inattiva G-s esiste come trimero con GDP legato a alfa-s. Quando è stimolata dal legame con un recettore attivato dal ligando, alfa-s scambia il GDP con GTP; ciò fa dissociare alfa-s da beta-gamma, permettendole di legarsi invece ad una molecola di ADN-c, che viene attivata a produrre AMP-c. Se le cellule devono essere capaci di rispondere rapidamente a cambiamenti nella concentrazione di una molecola segnale extracellulare, l'attivazione dell'ADN-c deve essere rapidamente invertita una volta che il ligando si dissocia dal suo recettore. Questa capacità di rispondere rapidamente al cambiamento
è assicurata perché la vita della forma attiva di alfa-s è breve: l'attività GTPasica di alfa-s viene stimolata quando alfa-s si lega all'ADN-c , così che il GTP legato è idrolizzato a GDP , rendendo sia alfa-s che l'ADN-c inattive. La alfa-s si riassocia quindi con beta-gamma per riformare una molecola di G-s inattiva. L'importanza dell'attività GTPasica di alfa-s nello spegnimento della risposta può essere facilmente dimostrata in laboratorio. Se si aprono delle cellule e le si espongono ad un analogo del GTP (GTP-gamma-S) in cui il fosfato terminale non può essere idrolizzato, la produzione di AMP-c dopo il trattamento ormonale viene molto prolungata. Un fenomeno simile si osserva in pazienti ammalati di colera, nei quali la tossina batterica responsabile dei sintomi della malattia inibisce il meccanismo autoinattivante
di alfa-s.
La tossina colerica è un enzima che catalizza il trasferimento di un Adenosin-difosfo-ribosio (ADP-ribosio) da Nicotinamde-Adenin-Dinucleotide (NAD+) intracellulare ad alfa-s. L'ADP-ribosilazione altera alfa-s in modo che non possa più idrolizzare il GTP legato. Una molecola di ADN-c, attivata da una alfa-s, alterata in questo modo rimane così indefinitamente nello stato attivo. La prolungata elevazione dei livelli di AMP-c dentro le cellule dell'epitelio intestinale provoca un grande efflusso di Na+ e di acqua nell'intestino, che è responsabile della grave diarrea caratteristica del colera.
Alcuni recettori fanno diminuire l'AMP-c inibendo l'ADN-c tramite una proteina G trimerica inibitrice (G-i). La stessa molecola segnale può sia aumentare che diminuire la concentrazione di AMP-c intracellulare, secondo il tipo di recettore a cui si lega. Quando l'Adrenalina si lega ai recettori beta-adrenergici, per esempio, attiva l'ADN-c; mentre quando si lega ai recettori alfa-2-adrenergici inibisce l'enzima. La differenza riflette il tipo di proteina G che accoppia questi recettori alla ciclasi (cioè, all'ADN-c). Mentre i recettori beta-adrenergici sono accoppiati funzionalmente all'ADN-c da G-s, i recettori alfa-2-adrenergici sono accoppiati a questo enzima da una proteina G-inibitrice (G-i). G-i può contenere lo steso complesso beta-gamma di G-s, ma ha una sub-unità alfa diversa (alfa-i). Quando sono attivati, i recettori alfa-2-adrenergici si legano
a G-i facendo legare GTP ad alfa-i e provocandone la dissociazione dal complesso beta-gamma. Si pensa che sia l'alfa-i rilasciata sia beta-gamma contribuiscano all'inibizione dell'ADN-c. Alfa-i inibisce la ciclasi (ADN-c), probabilmente indirettamente; beta-gamma può inibire la sintesi di AMP-c in due modi:
direttamente, legandosi alla ciclasi stessa,
indirettamente, legandosi a qualunque sub-unità alfa-s libera, presente nella stessa cellula, impedendo l'attivazione di molecole di ciclasi. G-i agisce anche aprendo i canali del K+ nella membrana plasmatica e sembra che questa funzione sia più importante dell'inibizione dell'ADN-c.
«Mentre la tossina colerica catalizza la ADP-ribosilazione di alfa-s e inattiva così l'attività GTPasica di alfa-s, la Tossina della Pertosse, prodotta dal batterio che causa malattia, catalizza la ADP-ribosilazione di alfa-i. La ADP-ribosilazione di alfa-i impedisce al complesso G-i di interagire con i recettori e quindi il complesso rimane legato a GDP ed è incapace di inibire l'ADN-c o di aprire i canali del K+ ».
Queste sono le leggi di Biologia Generale. Vediamo ora qualche particolare sul metabolismo delle Catecolamine: Dopamina, Adrenalina, Nor-Adrenalina (Patrono V.: endocrinologia per la clinica. Il Pensiero Scientifico.- Roma, 1981. 162-165), Progenitore delle Catecolamine (CA) è l'aminoacido Tirosina, introdotto con gli alimenti o derivante dalla Fenilalanina per idrossilazione in ambito epatico. Strutture necessarie alla sintesi della Adrenalina (A) sono le cellule cromaffini che, negli esseri umani, si trovano per la massima parte riunite a formare la "midollare" delle surrenali. Solo le cellule cromaffini sono capaci di sintetizzare e poi di metilare la Nor-adrenalina (NA).
La NA viene sintetizzata - ma non metilata ad Adrenalina - anche in sede cerebrale e nelle terminazioni delle fibre post-gangliari del Simpatico. La differenza sostanziale tra le Catecolamine di origine adrenomidollare e le Catecolamine di origine nervosa è che le prime agiscono a distanza, ubiquitariamente; le seconde invece agiscono vicino, in veste di neurotrasmettitori, sulle popolazioni cellulari post-giunzionali. Della Nor-Adrenalina sintetizzata a livello delle terminazioni nervose: una parte reagisce con i recettori delle cellule post-giunzionali; una parte viene "ricatturata" dalle terminazioni nervose. Nelle terminazioni nervose, di questa NA: una parte viene messa in riserva nelle vescicole granulate; una parte viene degradata dalla MonoAminoOssidasi (MAO); una parte passa nella circolazione generale dove si aggiunge alla NA di provenienza adrenomidollare.
La sequenza metabolica che dalla Tirosina porta alla sintesi di Adrenalina è la seguente:
introduzione di un ossidrile nella molecola della Tirosina (T) > diidrossifenilalanina (o DOPA), che funge anche da sostanza madre delle melanine della cute;
decarbossilazione della DOPA > diidrossifeniletilamina (o Dopamina = DA);
beta-ossidazione della DA > NA;
metilazione della NA > adrenalina (A). Questa sequenza si compie per intero solo nelle cellule della midollare surrenale; si arresta alla Nor-Adrenalina nel Cervello e nelle terminazioni delle fibre post-gangliari del Simpatico.
Degli enzimi impegnati nella sintesi delle Catecolamine, la Tirosina-idrossilasi (l'enzima che catalizza la trasformazione della Tirosina in DOPA) è inibita dall'eccesso di Catecolamine nel citosol cellulare; è attivata dalla deficienza di Catecolamine nel citosol cellulare. Con tale meccanismo, la sintesi delle Catecolamine è un processo provvisto anche di "autoregolazione". Una volta sintetizzate, le Catecolamine vengono messe in riserva, rispettivamente: nei granuli cromaffini delle cellule adrenomidollari; nelle vescicole granulate delle terminazioni nervose adrenergiche. Da qui, in risposta alle sollecitazioni, le Catecolamine vengono espulse con un meccanismo di "esocitosi" che richiede ioni Ca++ e integrità dei microtubuli e dei microfilamenti (necessari per la migrazione dei granuli versi la membrana plasmatica).
Ribadito che in tutti i Parkinsoniani studiati (venticinque casi) è stata dimostrata una tossi-infezione da Bordetella e che è sempre obbligatorio curare un'infezione sicuramente accertata (anche quando non si conoscono e non si "capiscono" i meccanismi patogenetici che producono la malattia);
Ripartiamo dalle azioni patogene delle tossine delle Bordetelle.
La Tossina Pertussica (PT, PTx): mono-ADP-ribosilando un residuo di cisteina della Proteina G-inibitrice provoca aumento incontrollato di AMP-c, mancata inibizione dell'ADN-c e mancata apertura dei canali ionici (del K+) perché la Proteina G-i è bloccata nella sua forma inattiva dalla PT; mono-ADP-ribosilando la Proteina G-inibitrice impedisce la polimerizzazione delle proteine ribosilate per cui viene a mancare la possibilità di riparare i piccoli danni al DNA e viene attivata la "apoptosi"; attivando le Fosfolipasi produce anche, in tempi e modi non fisiologici, "eicosanoidi" e "cannabinoidi endogeni".
Il Lipopolisaccaride (LPS) è forte attivatore policlonale aspecifico timo-indipendente dei linfociti B; innesca la reazione bi-direzionale tra macrofagi e linfociti T-helper (produzione di gamma-interferon e Interleuchina-2); esalta l'attività fagocitaria, microbicida e citocida dei macrofagi; nell'adulto, il suo passaggio protratto nel sangue induce sintesi prolungata e ciclica di IgM, in associazione (talvolta in alternativa) alle IgG. «Quando viene confrontato con quelli di altri microrganismi Gram-, il LPS della Bordetella presenta varie caratteristiche degne di nota. E' eterogeneo, con due forme principali che differiscono nel contenuto di fosfato delle porzioni di acido 3-desossi-2-octulosonico. Mentre il materiale (il LPS) non frazionato possiede gli effetti abituali del LPS (induzione di produzione di Interleuchina-1, febbre, ipotensione, reazione di
Schwartzman), la distribuzione di tali attività nelle varie frazioni è insolita: il Lipide X (non quello A) è pirogenico ed è molto attivo come adiuvante (Mandel: Op. Cit.) ». Il LPS con la sua componente lipidica contribuisce alla proprietà tossica dei batteri Gram-negativi (endotossina); con la sua porzione polisaccaridica, costituisce la componente antigenica di superficie, denominata Antigene O.
La Tossina Citotracheale inibendo l'ATPasi Na e K dipendente, impedisce l'utilizzo dell'energia (ATP <-> ADP) e gli scambi ionici transmembrana. L'ATPasi regola l'apertura e la chiusura dei 'canali ionici' e mantiene l'equilibrio osmotico delle cellule animali (inibendo l'ATPasi con ouabaina, le cellule animali si rigonfiano e scoppiano) . La Tossina Citotracheale provoca una vasocostrizione che può arrivare alla necrosi ischemica del tessuto non più irrorato; occupando i recettori dello "sleep promoting factor" impedisce l'insorgenza della fase-4 del sonno fisiologico ("sonno che dà ristoro").
L'Adenilatociclasi Pertussica è una tossina batterica diversa dall'ADN-c delle cellule eucariote (La Placa M.: Microbiologia Medica. Esculapio, 1995. 146-148). Si fissa ai neuroepiteli tramite un recettore di membrana specifico, il GM1. Quando l'ADN-c pertussico si fissa alle cellule eucariote, in presenza di Ca++, viene attivato dalla Calmodulina endogena e provoca aumento eccessivo di AMP-ciclico. L’aumento del Calcio intracellulare (indotto dall’ADN-c e dalle reazioni di ADP-ribosilazione), oltre alla azione di stimolo funzionale specifico esercitato sui vari tipi di cellule (descritta sopra, con il Dominio-A della PTx), attiva la NO-sintetasi calcio-dipendente con produzione di monossido di azoto (ossido nitrico). La B. Pertussis produce anche una seconda ADN-c (prodotta esclusivamente dalla Bordetella) che inibisce la fagocitosi dei neutrofili
(meccanismo sconosciuto).
Il Fattore SPA di Pillemer (Soluble Protective Antigen), noto anche come "fattore stromato-adesivo, fissandosi irreversibilmente agli "stromi" dei neuroepiteli, produce i "Corpi di Lewy". «Il Fattore SPA di Pillemer è prodotto dalle BB in fase-I e in fase-III (Michel-Bryand: 464).
Per similitudine con quanto avviene nel surrene, dobbiamo aspettarci che nel Cervello i granuli di Dopamina polimerizzati, prodotti dalla cellula, vengano a contatto con la membrana del neurone e quindi "inglobati" nella matrice glico-lipidica della parete neuronale. Questo inglobamento protegge i granuli dalla MAO (monoaminossidasi) e mette il deposito di DA vicino alla parete cellulare in modo che, per apertura della stessa membrana cellulare, possa essere secreto al bisogno (a richiesta).
Torniamo al morbo di Parkinson.
Nella "Guida alla malattia di Parkinson 2004" (Pezzoli G. - Tesei S.: Guida alla malattia di Parkinson 2004 - Associazione Italiana Parkinsoniani, Fondazione Grigioni per il Morbo di Parkinson, World Parkinson Disease Association - 5a Edizione: giugno 2994), a pagina 42, leggiamo: «Il motivo per cui la malattia di Parkinson si sviluppa non è noto. ..... Nella maggior parte dei casi di Parkinson il peso delle cause ambientali è sicuramente più importante della predisposizione genetica».
Per la patogenesi, nella "Guida" si parla di:
enzimi mitocondriali del Complesso I "probabilmente deficitari nella loro funzione" (pagina 52);
morte neuronale per apoptosi (pagina 47);
tossicità da radicali liberi che provocano una "reazione ossidativa" (pagina 52).
Tenendo presente che il Complesso I della catena respiratoria mitocondriale è costituito dal "NADH" e dal "Coenzima Q ossidoreduttasi"; conoscendo l'interferenza della Tossina Pertussica sulla triade dell'ADPR (mono-ADP-ribosilazione), l'inibizione dell'ATPasi Na e K dipendente ad opera della Tossina Dermonecrotica, la produzione di monossido di azoto ad opera dell'Adenilato-ciclasi e le altre azioni patogene di tutte le tossine delle Bordetelle, si spiegano:
il danno agli enzimi mitocondriali del Complesso I
l'apoptosi
tutti i sintomi primari e secondari del Parkinson
tutti i reperti anatomo-patologici caratteristici della malattia.
Abbiamo visto in più occasioni che un'importante azione della PTx consiste nella ADP-ribosilazione della Proteina-G-inibitrice: aumento incontrollato dell'AMP-c, del calcio endocellulare e interferenza sui canali ionici (primo meccanismo di danno).
Per spiegare i danni agli enzimi mitocondriali del Complesso I dobbiamo rifarci alla Triade della ADPR, perché il secondo meccanismo di danno emerge dall'interferenza della PTx nel ruolo fisiopatologico delle ADP-ribosilazioni (SUZUKI Hisanori: Una triade di enzimi dalle molteplici funzioni. Le Scienze. N° 335. Luglio 1996. 74-79. ---- Alberts: Biologia Molecolare. Ed 1995. 275-285). Vediamone l'essenziale.
Abbiamo visto in più occasioni che una importante azione della Tossina Pertussica (PT) consiste nella ADP-ribosilazione della Proteina-G-inibitrice. Vediamo qual è il ruolo fisiopatologico delle ADP-ribosilazioni (SUZUKI Hisanori: Una triade di enzimi dalle molteplici funzioni. Le Scienze. N° 335. Luglio 1996. 74-79. ---- Alberts: Biologia Molecolare. Ed 1995. 275-285). L'adenosina-difosfo-ribosio (ADPR) è parte della molecola del nicotinammide-adenin-dinucleotide (NAD; NAD+ se è ossidato), coenzima di numerosi enzimi coinvolti in importanti reazioni di ossido-riduzione. La poli-ADP-ribosilazione è catalizzata dalla Poli-ADPR-polimerasi (PARP): un enzima ubiquitario nelle cellule eucariote, localizzato prevalentemente nei nuclei, particolarmente abbondante nel testicolo, nel cervello, nel timo. La PARP utilizza come
substrato il NAD+, richiede ioni Zn++ come co-fattori e per l'attività dell'enzima è necessaria la presenza di DNA con punti di rottura su singolo o doppio filamento. Quest'ultima caratteristica è molto importante perché il ruolo fisiopatologico dell'enzima è proprio quello di attivarsi prontamente quando si verifichino danni al DNA.
Nella reazione di poli-ADP-ribosilazione si succedono quattro tappe:
1 - L'idrolisi del legame glicosidico tra nicotinamide e ribosio del NAD+ , con liberazione di ADPR e nicotinamide;
2 - Il trasferimento dell'ADPR alle proteine accettrici:
3 - L'aggiunta di una nuova unità di ADPR (e poi di altre) a quella già attaccata alla proteina, con conseguente formazione e sviluppo del poli-ADPR, che può arrivare a consistere di venti unità;
4 - La sintesi del polimero con catene multiple ramificate, che può contenere complessivamente fino a 100-250 molecole di ADPR.
La poli-ADP-ribosilazione è una reazione che comporta, quindi, un notevole dispendio energetico. Sebbene diversi tipi di proteine nucleari possano essere modificate dalla PARP, uno dei migliori accettori del poli-ADPR è curiosamente l'enzima stesso. Come ho già detto, la PARP (costituita da una singola catena polipeptidica avente un peso molecolare di circa 115 Kd) utilizza il NAD+ come substrato e richiede ioni zinco (Zn++) quali co-fattori. Per l'attività dell'enzima è necessaria, inoltre, la presenza di DNA con punti di rottura su singolo o doppio filamento. Questa caratteristica è molto importante per comprendere il ruolo fisiopatologico dell'enzima, perché, esso viene prontamente attivato quando si verificano danni a carico del DNA. La porzione ammino-terminale della PARP contiene il sito legante il DNA, costituito da due cosiddette
"dita di zinco", ossia strutture capaci di chelare ioni zinco (chelare = legare, tramite ioni di metalli polivalenti, più molecole diverse in un complesso). Generalmente tali strutture sono presenti nelle proteine che sono in grado di riconoscere sequenze specifiche del DNA. Invece, le due dita di Zn presenti nella PARP sembrano svolgere ruoli particolari: - uno riconoscerebbe il punto di rottura sul DNA e consentirebbe la formazione del complesso fra proteina e DNA; - l'altro sembrerebbe attivare subito dopo, il sito catalitico dell'enzima.
La poli-ADP-ribosilazione è coinvolta in vari processi vitali degli organismi:
replicazione del DNA;
riparazione del DNA;
decondensazione della cromatina;
ricombinazione del DNA;
espressione genica;
differenziazione cellulare;
proliferazione delle cellule;
trasformazione tumorale delle cellule.
Alla base dell'intervento della PARP in tutti questi processi è un fattore comune: un DNA con punti di rottura.
Riassumendo: la PARP, dopo aver riconosciuto una rottura nel DNA, vi si lega (primo "dito" di zinco) e si attiva (secondo "dito"di zinco); le proteine cromosomiche e le proteine accettrici-trasportatrici prossime ai punti di rottura vengono prima ADP-ribosilate e poi complessate dalla PARP; infine, le proteine poli-ADP-ribolisilate e la stessa PARP vengono allontanate dal DNA. Si ha un rilassamento della superstruttura della cromatina, che facilita l'accesso degli enzimi di riparazione del DNA (DNA-elicasi-A e DNA-topoisomerasi-I); sulle proteine allontanate dal DNA intervengono gli enzimi degradativi che ne staccano il poli-ADPR. Se i danni al DNA non sono stati gravi, il risultato finale di queste reazioni è la ricostituzione di una catena di DNA "normale"; se, invece, i danni sono stati gravi la poli-ADPR attiva i meccanismi dell'apoptosi che portano
a morte la cellula (l'eliminazione di una cellula con DNA pesantemente 'alterato' serve a conservare l'identità e la salute di quell'organismo). Un esempio dimostrativo della seconda funzione della PARP (attivazione dell'apoptosi) viene dall'effetto del glutammato che in alte concentrazioni induce la morte dei neuroni del SNC. Si è visto che nelle cellule trattate con glutammato il DNA viene rapidamente frammentato, con conseguente aumento sproporzionato della sintesi dell'ADPR negli acidi nucleici e morte cellulare. L'aumento del poli-ADPR e la successiva morte cellulare non avvengono se, prima del glutammato, le cellule sono incubate con inibitori della PARP. Si pensa che i danni al DNA dei neuroni trattati con glutammato siano indotti dal monossido di azoto (ossido nitrico = NO), prodotto dall'enzima NO-sintetasi: poiché l'attività della NO-sintetasi
dipende dalla concentrazione intracellulare di ioni Ca++ (di cui il glutammato induce un aumento) è possibile che la morte neuronale da glutammato sia mediata dal monossido di azoto.
Abbiamo visto che la poli-ADP-ribosilazione si svolge in quattro tappe. Vediamone meglio le prime due. La mono-ADP-ribosilazione è catalizzata dalla mono-ADP-ribosil-transferasi (ADPRT). Questo enzima idrolizza il NAD+ in nicotinammide e ADPR, poi trasferisce quest'ultimo alle proteine accettrici-trasportatrici, catalizzando in tal modo solo le prime due reazioni della PARP. In sintesi: l'ADP-ribosilazione della Proteina G-inibitrice (proteina accettrice-trasportatrice) ad opera della PTx impedisce che altre molecole di ADPR vengano accettate e portate a collegarsi al DNA "rotto", rendendo possibile il quarto tempo della reazione (poli-ADP-ribosilazione) e la "ricucitura" dello strappo al DNA. Mentre l'unico enzima capace di formare polimeri di ADP-ribosio è la PARP, la reazione di mono-ADP-ribosilazione può essere catalizzata da diversi enzimi.
Alcuni batteri producono tossine che, una volta entrate nelle cellule bersaglio, catalizzano la reazione di mono-ADP-ribosilazione a carico di proteine di importanza fondamentale per le cellule, con effetti che portano spesso alla morte delle cellule infettate. Queste tossine modificano specificamente un amminoacido presente nelle proteine cellulari (arginina, cisteina, istidina e asparagina). Agiscono in questo modo (ma coinvolgendo proteine-G diverse, quindi con effetti biologici diversi da tossina a tossina) le tossine: colerica, botulinica, pertussica, difterica, dello Pseudomonas aeruginoso, del Bacillus cereus e dello Stafilococco aureo. In tutti i casi, il risultato finale è che le proteine modificate dalla ADP-ribosilazione batterica non possono essere più polimerizzate; viene a mancare la possibilità di riparare i danni al DNA (vedi sopra, la funzione della
PARP). La mono-ADP-ribosilazione della proteina-Gi ad opera della tossina pertussica (che fissa una molecola di ADPR a un residuo di cisteina della proteina Gi ) provoca un aumento incontrollato di AMP-c, che, tra le altre funzioni, è deputato alla regolazione dell'osmosi attraverso le membrane. La PTx attivando le Fosfolipasi produce, in tempi e modi non fisiologici, eicosanoidi (prostaglandine, prostacicline, trombossani, leucotrieni) e cannabinoidi endogeni (endocannabinoidi). Le fosfolipasi, tagliandoli da fosfolipidi di membrana (soprattutto acido arachidonico), producono gli "eicosanoidi" e i "cannabinoidi endogeni". Esistono 4 classi principali di eicosanoidi: prostaglandine, prostacicline, tromboxani e leucotrieni. Gli eicosanoidi hanno un ruolo importante nel dolore, nella febbre e nell'infiammazione, influenzando la contrazione della muscolatura liscia.
l'aggregazione delle piastrine e partecipando alle risposte al dolore e ai processi infiammatori. La distribuzione dei recettori dei cannabinoidi nel cervello suggerisce per gli endocannabinoidi un ruolo fisiologico nel controllo del movimento e della percezione, nell'inibizione dei processi di apprendimento e memoria, nel rafforzamento dell'azione degli oppioidi, nonchè nella regolazione di stati emotivi quali il piacere e l'aggressività.
Conclusione
Le tossine delle Bordetelle:
catalizzando la ADP-ribosilazione della catena alfa-i della Proteina G-inibitrice (G-i). impedisce al complesso G-i di interagire con i recettori, quindi il complesso rimane legato al GDP ed è incapace di inibire l'Adekinatociclasi (ADN-c) e di aprire i canali del K+ (Alberts B. et Altri: Biologia Molecolare della Cellula. 3a Ed. - Zanichelli.- Bologna, 1995. 845-873). Per la mancata inibizione dell'ADN-c e per la mancata apertura dei canali ionici (del K+) ad opera della Proteina G-i, ad uno impulso attivatore del rilascio di Dopamina, i neuroni pigmentati "esocitano" tutta la neuromelanina che contengono e non possano più assemblarne perché la loro "macchina biochimica" è inceppata (gli interruttori molecolari sono bloccati): si ha la depigmentazione neuronale
ADP-ribosilando la Proteina G-inibitrice impediscono la riparazione dei piccoli danni al DNA (le proteine modificate dalla ADP-ribosilazione batterica non possono più essere polimerizzate), per cui si arriva all'attivazione della apoptosi;
inibendo l'ATPasi, impediscono l'utilizzo dell'energia (ATP > ADP) e gli scambi ionici transmembrana;
fissandosi al citoscheletro, formano i "Corpi di Lewy" (masse di filamenti del citoscheletro, antigenicamente differenti dalla degenerazione neurofibrillare dell'Alzheimer).
Nel Parkinson, con le azioni patogene delle Bordetelle si spiegano:
1 - tutti i reperti isto-patologici del m. di Parkinson
2 - l'effetto terapeutico transitorio del L-Dopa (inizialmente viene utilizzato al posto della DA non più disponibile per mancanza di NM; alla distanza, più o meno presto, diventa inutile perché vengono a mancare neuroni che sappiano utilizzarla).
3 - il MP raro nei fumatori. «In risposta a stimoli ambientali, quali un'alta concentrazione di solfati o di acido nicotinico o una bassa temperatura, si verifica una inibizione reversibile dell'espressione di alcuni fattori di virulenza e una accentuazione della produzione di altre proteine (Schaechter e Altri: Microbiologia Medica. Ed. Ambrosiana 1994. 300) ». Per "modulazione antigenica", il fumare protegge dal Morbo di Parkinson inibendo con l'acido nicotinico la produzione di tossine pertussiche coinvolte nella sua patogenesi.
4 - i sintomi "secondari" (non specifici della malattia iniziale) che si manifestano nei Parkinsoniani e in tutti gli altri pazienti affetti da tossi-infezione pertussica cronica: in tutti i casi ci saranno i sintomi prodotti dalle tossine pertussiche che tutte, in misura diversa ed in tempi diversi da caso a caso, verranno prodotte ("modulazione antigenica e fenotipica" in www.domenicofiore.it ).
Nel Parkinson, come nelle altre forme cliniche di tossi-infezione da Bordetella:
la malattia potrà essere "remittente", "recidivante", "primitivamente o secondariamente progressiva", a seconda che le re-infezioni da Bordetella siano transitorie, recidivanti, primitivamente o secondariamente croniche;
nel singolo paziente, la sintomatologia prevalente (sintomi cardinali) e la sintomatologia comitante (sintomi secondari) dipendono dal fenotipo di Bordetella infettante (dalla diversa produzione qualitativa e quantitativa di tossine pertussiche).
i "fattori individuali" sono: a) un difetto della barriera muco-ciliare che consente alle Bordetelle di colonizzare stabilmente le mucose delle alte vie respiratorie; b) gli Astrociti non-produttori di Ags-HLA di II classe;
il "fattore ambientale" è una tossi-infezione, recidivante o cronica, da Bordetelle.
Riconfermato che in tutti i Parkinsoniani studiati (venticinque casi) è stata dimostrata una tossi-infezione da Bordetella; ribadito che è sempre obbligatorio curare un'infezione sicuramente accertata (anche quando non si conoscono e non si "capiscono" i meccanismi patogenetici che producono la malattia); chiedendo ancora una volta che nell'interesse del Malato, della Famiglia, della Società, della Scienza, ogni volta che si sospetti un Parkinson si faccia la ricerca degli anticorpi anti Bordetella con metodica adeguata (Diagnosi Eziologica in www.domenicofiore.it ), concludo che, fino a prova contraria, il TRATTAMENTO del Morbo di Parkinson deve essere:
eziologico, con Etilsuccinato di Eritromicina a lungo termine per la bonifica iniziale delle mucose e per la profilassi delle re-infezioni con ripresa della malattia (dettagli in: www.domenicofiore.it ).
di supporto: mantenedo e adeguando le cure già in atto fino alla stabilizzazione della malattia; instaurando al bisogno le terapie sintomatiche del caso, con particolare attenzione alla possibile insorgenza di uno shock tossinico (reazione di Jarisch-Herxheimer) nei primi 50-60 giorni di trattamento antibiotico.
Recupero funzionale:
nel Parkinson, come nelle altre neuropatie senza placche, i benefici verranno dalla tempestività con cui sarà posta la diagnosi eziologica e sarà instaurato il trattamento antibiotico specifico. I danni anatomo-funzionali, già in atto o in evoluzione avanzata al momento della diagnosi eziologica e dell'inizio cura, non saranno riparati; la progressione della disabilità si arresterà solo 10-12 mesi dopo l'inizio del trattamento antibiotico.
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