Il ruolo di CLOCK nell’epilessia infantile refrattaria

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CLOCK (Circadian Locomotor Output Cycles Kaput) è un noto fattore trascrizionale che svolge un ruolo chiave nella regolazione del ritmo circadiano a livello del nucleo sovra-chiasmatico. Tuttavia rimane ancora un mistero quale sia la sua funzione a livello della corteccia cerebrale, laddove si hanno neuroni che esprimono anch’essi il gene Clock.

Da uno studio recentemente pubblicato su Neuron emerge una netta riduzione dell’espressione del gene Clock nei focolai epilettogeni di bambini con due delle principali cause di gravi epilessie infantili, suggerendo una possibile associazione tra la riduzione dell’espressione del gene Clock e tali forme di epilessia.

Nello specifico sarebbero due le cause di epilessia infantile oggetto di questo studio: la displasia focale corticale (FCD) e la sclerosi tuberosa (TSC).

La FCD è la 1a causa di epilessia refrattaria al trattamento in età pediatrica, rappresentando da sola il 45% dei casi che necessitano un’operazione chirurgica per la gestione dei sintomi.

La TSC è invece una condizione ereditaria a trasmissione autosomica dominante, legata alla mutazione dei geni TSC1 e TSC2, caratterizzata dallo sviluppo di multiple lesioni benigne in più organi e apparati, tra cui si annoverano SNC, reni, cuore e cute.

I campioni di tessuto

Rispetto a organi come il fegato o il rene, ottenere campioni di tessuto cerebrale in pazienti ancora in vita è sicuramente più difficoltoso, invasivo e rischioso.

Proprio per questo la dottoressa Liu e i collaboratori del Children’s National Medical Center (Washington DC), hanno intravisto una preziosa possibilità di svolgere analisi direttamente su campioni di tessuto patologico nella necessità di bambini affetti da queste patologie di essere sottoposti a un intervento chirurgico di rimozione del focolaio epilettogeno.

Il parenchima cerebrale sano che in alcuni pazienti si è reso necessario rimuovere per raggiungere il focolaio epilettogeno è invece stato usato come controllo “sano”.

Le analisi molecolari

L’obiettivo iniziale dello studio era quello di studiare le differenze nell’espressione genica tra il tessuto patologico e quello sano. Per fare ciò i ricercatori si sono avvalsi del microarray di DNA, una tecnica di biologia molecolare che permette di esaminare, in maniera veloce ed economica, un numero elevatissimo di geni in un campione di DNA.

Rispetto ai controlli, nei campioni provenienti dai focolai epilettogeni sono emersi 23 geni down-regolati e 26 up-regolati, tra cui è apparsa come più significativa la down-regolazione del gene Clock. Risultati ulteriormente corroborati dalle indagini tramite western blot.

I topi transgenici

Per meglio comprendere come il deficit della proteina CLOCK influisca sull’attività neurale, i ricercatori hanno ottenuto topi transgenici nei quali è stata inibita l’espressione del gene Clock in specifiche popolazioni neurali, sia eccitatorie che inibitorie.

Dai risultati è emerso che la down-regolazione del gene Clock abbassa la soglia epilettogena, aumentando, soprattutto di notte, le scariche epilettiformi.

È di particolare interesse il fatto che ciò si verifichi nei soli neuroni eccitatori, nei quali si ha un incremento dell’eccitabilità a fronte di una sostanziale assenza di alterazioni delle proprietà intrinseche e del potenziale di membrana.

Secondo un’ipotesi avanzata dai ricercatori la maggiore eccitabilità di questi neuroni sarebbe spiegata da una minore attività dei neuroni inibitori ad essi associati. A sostegno di questa ipotesi vi sarebbe l’osservazione di una marcata riduzione delle correnti inibitorie post-sinaptiche spontenee (sIPSCs), vale a dire i flussi ionici alla base dei potenziali inibitori post-sinaptici (IPSP).

Limiti

Due sono i principali limiti dello studio: il numero di pazienti e la natura dei controlli “sani”.

Per la delicatezza dello studio è stato infatti possibile analizzare i campioni provenienti da soli 5 bambini con FCD e 3 con TSC. Sempre per la difficoltà a ottenere biopsie cerebrali, lo studio basa inoltre il confronto del tessuto patologico con quello sano proveniente però dagli stessi bambini, tessuto che può aver dunque risentito dell’attività anomala del focolaio epilettogeno

Prospettive future

Siccome CLOCK agisce da fattore trascrizionale, l’obiettivo di studi futuri sarà quello di comprendere quali geni, tra i suoi target, sono importanti nell’abbassamento della soglia epilettogena.

Inoltre, sarà importante capire come la deregolazione di CLOCK porti a un’alterazione dell’inibizione dei neuroni eccitatori.

Infine sarà necessario estendere lo studio a un numero maggiore di pazienti e anche ad altre cause di epilessia, sperando che vengano replicati i risultati ottenuti.

Fonti | Studio Neuron