Sclerosi multipla - Cause e patogenesi

Cause della sclerosi multipla

La causa della sclerosi multipla rimane sconosciuta. Non vi sono prove convincenti che un virus o qualsiasi altro agente infettivo sia l'unica causa di questa malattia. Tuttavia, i virus sono stati considerati il fattore eziologico più probabile della malattia, ipotesi supportata da dati epidemiologici e da alcune delle loro note proprietà. Alcuni virus possono influenzare lo stato del sistema immunitario, persistere in forma latente nel SNC e causare demielinizzazione a livello del SNC. Inoltre, secondo alcuni dati, i pazienti con sclerosi multipla presentano un'alterata reattività immunitaria ad alcuni virus comuni, inclusa una maggiore reazione ai virus del morbillo. La panencefalite sclerosante subacuta, una rara complicanza dell'infezione da morbillo che si manifesta molti anni dopo una risoluzione apparentemente favorevole della malattia, può fungere da modello per la persistenza dei virus nel SNC. Alcuni virus e alcuni batteri possono essere associati allo sviluppo di encefalomielite acuta disseminata (ADEM). Si tratta solitamente di una malattia demielinizzante monofasica, patologicamente simile, ma non identica, alla sclerosi multipla. Il virus del cimurro canino, strettamente correlato al virus del morbillo, è stato suggerito come "effetto primario della sclerosi multipla" secondo Kurtzke, con cui i nativi delle isole Faroe furono infettati dai cani portati sulle isole dalle truppe britanniche. Il virus dell'encefalomielite murina di Theiler, un picornavirus, è un modello sperimentale di demielinizzazione del sistema nervoso centrale nei roditori, i loro ospiti naturali.

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Fattori ambientali

Fattori ambientali, tra cui l’esposizione ad agenti virali e batterici come il virus di Epstein-Barr (EBV), l’herpes virus umano di tipo 6 e il Mycoplasma pneumoniae [ 5 ], così come il fumo [ 6 ], la carenza di vitamine [ 7 ], la dieta [ 8 ], [ 9 ] e l’esposizione alle radiazioni UV [ 10 ] sono stati associati allo sviluppo della sclerosi multipla.

Gli agenti patogeni estranei possono avere un antigene nucleare strutturalmente omologo a componenti della guaina mielinica, come la proteina proteolipide, la proteina basica della mielina e la glicoproteina associata alla mielina. Pertanto, quando le cellule immunitarie vengono attivate da questi patogeni, si verifica un danno alla guaina mielinica.

Esistono ora prove che il fumo gioca un ruolo importante nello sviluppo della sclerosi multipla a causa della formazione di ossido nitrico (NO) e monossido di carbonio (CO). L'NO è un gas tossico solubile che, in concentrazioni patologiche, può danneggiare i neuroni e gli oligodendrociti [ 11 ], [ 12 ]. La perossidazione lipidica indotta dall'NO e il danno mitocondriale possono portare all'apoptosi degli oligodendrociti, alla degenerazione assonale e alla demielinizzazione [ 13 ].

Uno studio precedente ha dimostrato che l'esposizione al CO provoca il blocco dell'ossigenazione dei tessuti [ 14 ], la degradazione della proteina basica della mielina (MBP) e il danno assonale, nonché una successiva risposta infiammatoria che include l'invasione della microglia attivata e dei linfociti CD4+ nel SNC, portando alla demielinizzazione [ 15 ].

La carenza di vitamine (in particolare di vitamina D e B12) è considerata un fattore di rischio per la sclerosi multipla. La vitamina D è un gruppo di secosteroidi liposolubili che include la vitamina D3 (colecalciferolo) e la vitamina D2 (ergocalciferolo). Il colecalciferolo può essere prodotto nella pelle attraverso l'esposizione ai raggi ultravioletti B sul 7-deidrocolesterolo, un precursore del colecalciferolo.

Nel fegato, il colecalciferolo viene convertito nel proormone calcidiolo [25(OH)D3] mediante idrossilazione epatica. Nei reni, una fase di idrossilazione renale sostituisce parte del calcidiolo con calcitriolo, che è la forma biologicamente attiva della vitamina D. Nella circolazione, il calcitriolo si lega alla proteina legante la vitamina D e viene trasportato in vari tessuti bersaglio, da dove si lega a specifici recettori intracellulari e svolge un ruolo importante nella proliferazione e differenziazione cellulare [ 16 ]. Inoltre, questa vitamina svolge un ruolo nell'espressione genica e nella regolazione immunitaria [ 17 ], così come nell'induzione dell'apoptosi dei linfociti B [ 18 ], nella sintesi di IL-10 [ 19 ] e nella soppressione di citochine proinfiammatorie come IFN-γ [ 20 ] e IL-2 [ 21 ].

La vitamina B12 è un fattore importante nella formazione dei componenti della guaina mielinica. Pertanto, la carenza di questa vitamina può essere una delle principali cause di malattie neurologiche come la sclerosi multipla. I risultati di un precedente studio su pazienti con sclerosi multipla hanno dimostrato che l'integrazione di vitamina B12 ha migliorato il decorso clinico della sclerosi multipla [ 22 ].

Oltre alla carenza di vitamine, l'esposizione a breve termine alla luce solare è stata identificata come un potenziale fattore di rischio per lo sviluppo della sclerosi multipla. I risultati di uno studio precedente hanno dimostrato un'associazione inversa tra l'esposizione alle radiazioni ultraviolette e l'incidenza della sclerosi multipla. A supporto di questa relazione, la luce solare è una delle principali fonti di vitamina D3 e, attraverso l'induzione delle cellule T-regolatrici (Treg) e di citochine antinfiammatorie come IL-10 e TNF-α, può esercitare effetti immunomodulatori sul corpo umano. SM [ 23 ].

Secondo precedenti studi, la dieta potrebbe essere un fattore ambientale coinvolto nello sviluppo della sclerosi multipla [ 24 ]. Studi hanno dimostrato una significativa associazione negativa tra il rischio di sclerosi multipla e un elevato consumo di pesce [ 25 ], un'associazione positiva significativa tra un elevato consumo di calorie a base di grassi animali e il rischio di sclerosi multipla [ 26 ], un rischio ridotto non significativo tra l'incidenza di sclerosi multipla e un maggiore consumo di pesce ricco di acido linoleico e un'associazione positiva significativa tra l'obesità nelle ragazze adolescenti e il rischio di sclerosi multipla [ 27 ].

Possibili meccanismi di demielinizzazione indotta dal virus

• Esposizione virale diretta
• La penetrazione virale negli oligodendrociti o nelle cellule di Schwann provoca la demielinizzazione per lisi cellulare o alterazione del metabolismo cellulare
• Distruzione della membrana mielinica da parte di un virus o dei suoi prodotti
• Risposta immunitaria indotta dal virus
• Produzione di anticorpi e/o risposta mediata dalle cellule agli antigeni virali sulla membrana cellulare
• Sensibilizzazione dell'organismo ospite agli antigeni della mielina
• La rottura della mielina dovuta all'infezione, con frammenti che entrano nel flusso sanguigno generale
• Incorporazione degli antigeni mielinici nell'involucro virale
• Modifica degli antigeni della membrana mielinica
• Antigeni cross-reattivi del virus e proteine della mielina
• La demielinizzazione come processo collaterale
• Disfunzione dei meccanismi regolatori del sistema immunitario sotto l'influenza dei virus

Una malattia simile alla sclerosi multipla spinale è causata da un retrovirus, il virus linfotropico umano a cellule T di tipo 1. La malattia è nota in diverse aree geografiche come paraparesi spastica tropicale o mielopatia associata all'HIV. Sia la paraparesi spastica tropicale che la mielopatia associata all'HIV sono mielopatie a lenta progressione caratterizzate da vasculopatia e demielinizzazione. Le prove che la sclerosi multipla sia causata da un retrovirus rimangono inconcludenti, nonostante il fatto che sequenze di DNA del virus linfotropico umano a cellule T di tipo 1 siano state identificate in alcuni pazienti con sclerosi multipla. È stata descritta anche una demielinizzazione massiva associata a infezione subacuta da virus herpes simplex di tipo 6. Esistono alcune prove che alcuni batteri, in particolare la clamidia, possano essere coinvolti nello sviluppo della sclerosi multipla, ma anche questo richiede conferma.

Il ruolo dei fattori genetici nello sviluppo della sclerosi multipla

Il ruolo dei fattori razziali ed etnici nella predisposizione alla sclerosi multipla è difficile da separare dall'influenza di fattori esterni. Pertanto, i discendenti di immigrati provenienti dalla Scandinavia e dall'Europa occidentale, caratterizzati da un alto rischio di sclerosi multipla, si stabilirono in Canada e nelle regioni settentrionali e occidentali degli Stati Uniti, dove si osserva anche una prevalenza relativamente elevata di sclerosi multipla. Sebbene il Giappone si trovi alla stessa distanza dall'equatore, la prevalenza della sclerosi multipla in questo Paese è bassa. Inoltre, numerosi studi hanno dimostrato che il rischio di sviluppare la malattia varia tra i diversi gruppi etnici che vivono nella stessa area. Ad esempio, la malattia è rara tra i neri africani ed è sconosciuta in alcune popolazioni aborigene etnicamente pure, tra cui gli eschimesi, gli inuit, gli indiani, gli aborigeni australiani, la tribù Maori in Nuova Zelanda o la tribù Sami.

Marcatori genetici di predisposizione alla sclerosi multipla sono stati identificati in studi su gemelli e casi familiari della malattia. Nei paesi occidentali, il rischio di sviluppare la malattia nei parenti di primo grado di un paziente è 20-50 volte superiore alla media della popolazione. Il tasso di concordanza nei gemelli omozigoti, secondo diversi studi, è di circa il 30%, mentre nei gemelli fraterni e negli altri fratelli è inferiore al 5%. Inoltre, è stato dimostrato che il tasso di concordanza nei gemelli omozigoti può essere più elevato se si considerano i casi in cui la risonanza magnetica (RM) rivela lesioni asintomatiche nel cervello. Questi studi non hanno rilevato una dipendenza delle caratteristiche cliniche o della gravità della malattia dalla sua natura familiare. Non sono stati identificati geni specifici associati alla sclerosi multipla e il tipo di trasmissione della malattia corrisponde a un'ereditarietà poligenica.

Screening del genoma

Sono in corso studi multicentrici che analizzano l'intero genoma per identificare possibili geni della sclerosi multipla. Questi studi hanno già analizzato oltre il 90% del genoma umano, ma non sono riusciti a individuare marcatori genetici per la malattia. Allo stesso tempo, è stato identificato un legame genetico con la regione HLA sul braccio corto del cromosoma 6 (6p21), che coincide con i dati su una maggiore predisposizione alla sclerosi multipla negli individui portatori di determinati alleli HLA. Sebbene ricercatori americani e britannici abbiano dimostrato un legame moderato con la regione HLA, gli scienziati canadesi non hanno riscontrato tale legame, ma, come gli scienziati finlandesi, hanno trovato un forte legame con un gene localizzato sul braccio corto del cromosoma 5. È noto che alcuni alleli HLA sono associati a un rischio più elevato di sclerosi multipla, in particolare l'aplotipo HLA-DR2 (sottotipo Drw15). Il rischio di sviluppare la sclerosi multipla nei bianchi europei e nordamericani portatori dell'allele DR2 è quattro volte superiore alla media della popolazione. Tuttavia, il valore predittivo di questa caratteristica è limitato perché il 30-50% dei pazienti con sclerosi multipla è DR2-negativo, mentre la DR2 è presente nel 20% della popolazione generale.

Altri fattori di rischio per lo sviluppo della sclerosi multipla

Il rischio di sviluppare la sclerosi multipla nelle giovani donne è doppio rispetto agli uomini. Tuttavia, dopo i 40 anni, il rapporto tra i sessi tra i pazienti con sclerosi multipla si stabilizza. Il periodo di massimo rischio di sviluppare la malattia è tra la seconda e la sesta decade di vita, sebbene siano stati segnalati casi di sclerosi multipla anche tra bambini piccoli e anziani. Secondo diversi studi, la sclerosi multipla nell'infanzia non differisce significativamente dalla malattia negli adulti né nelle manifestazioni cliniche né nel decorso. Dopo i 60 anni, la sclerosi multipla si sviluppa raramente e, in alcune casistiche cliniche, questi casi rappresentano meno dell'1% del numero totale di casi della malattia.

Uno status socioeconomico più elevato è associato a un rischio più elevato di contrarre la malattia, mentre una pregressa infezione virale è associata a riacutizzazioni della malattia. È stato suggerito che un trauma fisico possa essere una causa della sclerosi multipla, ma questa opinione è controversa, poiché tale correlazione non è stata confermata in modo convincente da studi retrospettivi o prospettici. Studi sul decorso della malattia durante la gravidanza mostrano che l'attività della malattia diminuisce durante questo periodo, ma nei primi 6 mesi dopo il parto il rischio di riacutizzazioni aumenta.

Complesso mielino-oligodendocitico

La mielina è una guaina complessa, metabolicamente attiva e stratificata che circonda assoni di grande diametro. È formata da escrescenze di membrana a doppio strato di oligodendrociti (nel SNC) e cellule di Schwann (nel sistema nervoso periferico - SNP). Lo strato interno della guaina è riempito con il citoplasma delle corrispondenti cellule che producono mielina. Sebbene la guaina mielinica sia sensibile al danno diretto, può anche essere danneggiata quando le cellule che la formano vengono danneggiate. La guaina mielinica nel SNC e nel SNP ha una diversa sensibilità al danno infiammatorio. Allo stesso tempo, la mielina nel SNP è meno frequentemente danneggiata dalla demielinizzazione del SNC e viceversa. Differenze tra la mielina del SNC e del SNP sono state individuate anche nella composizione delle proteine strutturali, nella struttura dell'antigene e nelle relazioni funzionali con le cellule corrispondenti. Nella mielina del SNC, la principale proteina strutturale è la proteina proteolipide (50%), che entra in contatto con lo spazio extracellulare. La seconda proteina più comune è la proteina basica della mielina (30%), localizzata sulla superficie interna della membrana a doppio strato. Altre proteine, sebbene presenti in piccole quantità, possono svolgere un ruolo antigenico nell'immunopatogenesi della sclerosi multipla. Tra queste, la glicoproteina associata alla mielina (1%) e la glicoproteina oligodendrocitaria della mielina (meno dell'1%).

Poiché il complesso mielina-oligodendrociti del SNC copre più assoni rispetto al complesso mielina-lemmociti del SNP, è più sensibile ai danni. Pertanto, nel SNC, un oligodendrocita può mielinizzare fino a 35 assoni, mentre nel SNP c'è una cellula di Schwann per assone.

La mielina è una sostanza ad alta resistenza e bassa conduttività che, insieme alla distribuzione irregolare dei canali del sodio, garantisce la generazione di potenziali d'azione in determinate aree specializzate dell'assone: i nodi di Ranvier. Questi nodi si formano al confine tra due aree ricoperte di mielina. La depolarizzazione della membrana assonale si verifica solo nell'area del nodo di Ranvier, per cui l'impulso nervoso si muove lungo la fibra nervosa a salti discreti, da un nodo all'altro. Questo metodo di conduzione, rapido ed energeticamente efficiente, è chiamato conduzione saltatoria.

Poiché il complesso mielina-oligodendrociti è sensibile a numerosi fattori dannosi - metabolici, infettivi, ischemico-ipossici, infiammatori - la demielinizzazione è possibile in diverse patologie. Una caratteristica comune delle malattie demielinizzanti è la distruzione della guaina mielinica con relativa conservazione degli assoni e di altri elementi di supporto. Nel processo diagnostico della sclerosi multipla, è necessario escludere numerosi altri effetti, tra cui avvelenamento da monossido di carbonio o altre sostanze tossiche, disfunzione epatica, carenza di vitamina B12, infezioni virali o reazioni postvirali. La demielinizzazione infiammatoria primaria nella sclerosi multipla o ADEM è caratterizzata da infiltrazione perivascolare di cellule infiammatorie e distribuzione multifocale delle lesioni nella sostanza bianca sottocorticale, con focolai che possono essere simmetrici o confluenti.

Patomorfologia della sclerosi multipla

Informazioni importanti sulla sclerosi multipla sono state ottenute dall'esame istologico comparativo di lesioni demielinizzanti (placche) di età variabile nello stesso paziente, nonché dal confronto di pazienti con caratteristiche cliniche e decorso diversi. Alcuni pazienti sono deceduti a causa del decorso fulminante della sclerosi multipla recente, altri per malattie concomitanti o complicazioni in una fase avanzata della malattia.

Le alterazioni macroscopiche a livello dell'encefalo e del midollo spinale nella sclerosi multipla non sono solitamente nettamente evidenti. Si osserva solo una lieve atrofia della corteccia cerebrale con dilatazione dei ventricoli, nonché atrofia del tronco encefalico e del midollo spinale. Sulla superficie ventrale del ponte, del midollo allungato, del corpo calloso, dei nervi ottici e del midollo spinale si possono osservare dense depressioni grigio-rosate, che indicano la presenza di placche sottostanti. Le placche si trovano nella sostanza bianca, a volte anche nella sostanza grigia dell'encefalo. Le placche si localizzano più spesso in determinate aree della sostanza bianca, ad esempio in prossimità di piccole vene o venule postcapillari. Sono spesso rilevate in prossimità dei ventricoli laterali, in quelle aree in cui le vene subependimali corrono lungo le pareti interne, e nel tronco encefalico e nel midollo spinale, dove le vene piali sono adiacenti alla sostanza bianca. Le singole placche nella zona periventricolare tendono spesso a fondersi con l'aumentare delle dimensioni, soprattutto nella regione delle corna posteriori dei ventricoli laterali. Placche ovoidali distinte nella sostanza bianca degli emisferi, orientate perpendicolarmente ai ventricoli, sono chiamate "dita di Dawson". Istologicamente, si tratta di zone limitate di infiammazione, con o senza demielinizzazione, che circondano le vene parenchimatose e corrispondono al loro decorso radiale in profondità nella sostanza bianca.

Dati clinici e patologici indicano che i nervi ottici e il midollo spinale cervicale sono frequentemente colpiti nelle malattie demielinizzanti. Si presume che la frequente formazione di placche in queste strutture sia spiegata dallo stiramento meccanico che subiscono durante i movimenti oculari o la flessione del collo, ma la validità di questa ipotesi non è stata dimostrata. Altre aree cerebrali sono spesso coinvolte: il pavimento del quarto ventricolo, la zona periacqueduttale, il corpo calloso, il tronco encefalico e i tratti cerebellari. Anche la giunzione tra la sostanza grigia e quella bianca degli emisferi cerebrali (la zona della giunzione cortico-midollare) può essere coinvolta, ma le giunzioni sottocorticali a forma di U di solito rimangono intatte.

La demielinizzazione multifocale è la norma nella sclerosi multipla. In una serie autoptica di 70 pazienti con sclerosi multipla, solo il 7% dei pazienti presentava danni cerebrali (esclusa la patologia del nervo ottico) senza coinvolgimento del midollo spinale, e solo il 13% dei pazienti presentava danni al midollo spinale senza coinvolgimento cerebrale.

Cambiamenti istologici nella sclerosi multipla

I primi cambiamenti che precedono la demielinizzazione rimangono controversi. Nel cervello dei pazienti con sclerosi multipla, infiltrati perivascolari costituiti da linfociti, plasmacellule e macrofagi si trovano sia nella sostanza bianca demielinizzata che in quella normalmente mielinizzata. Queste cellule possono accumularsi negli spazi perivenulari di Virchow-Robin, tra i vasi sanguigni e il parenchima cerebrale, che sono collegati al sistema circolatorio del liquido cerebrospinale. Questi dati possono essere considerati la prova del ruolo patogenetico decisivo del sistema immunitario nella sclerosi multipla. Secondo segni indiretti, la reazione infiammatoria non si verifica solo come conseguenza di alterazioni della mielina. Ciò è dimostrato dalla presenza di analoghi accumuli perivascolari di linfociti nella retina, priva di fibre mielinizzate, nei pazienti con sclerosi multipla. Nella sclerosi multipla, si osservano infiltrati perivascolari e alterazioni focali della barriera emato-retinica.

Sono state proposte diverse interpretazioni del meccanismo di distruzione della mielina nei focolai di sclerosi multipla. Alcuni ritengono che i monociti assorbano solo frammenti della guaina mielinica già distrutti da altri fattori. Altri ritengono che i monociti siano direttamente coinvolti nella distruzione della mielina. Le membrane dei macrofagi contengono depressioni rivestite di clatrina adiacenti alla guaina mielinica. Si presume che sia qui che avviene l'interazione Fc-dipendente tra l'anticorpo e il recettore, che porta all'opsonizzazione della mielina da parte dei monociti. È stato anche dimostrato che i macrofagi penetrano direttamente nella guaina mielinica, causando la formazione di vescicole al suo interno.

I prodotti di degradazione della mielina nel citoplasma dei macrofagi sono marcatori di demielinizzazione acuta. La composizione e l'ultrastruttura di questi frammenti presenti all'interno dei macrofagi corrispondono alla mielina normale. Con il procedere della decomposizione, l'ultrastruttura viene distrutta, si formano goccioline di grasso neutro e i macrofagi acquisiscono un aspetto schiumoso. Questi macrofagi scompaiono dai focolai molto più lentamente e vengono rilevati 6-12 mesi dopo la demielinizzazione acuta.

I focolai "freschi" di demielinizzazione sono caratterizzati dalla presenza di un gran numero di cellule, prevalentemente linfociti B, plasmacellule, linfociti T CD4 ⁺ e CD8 ⁺ e macrofagi reattivi precoci, che si trovano all'interno della placca e ai suoi margini. Morfologicamente, si possono rilevare alterazioni assonali acute sotto forma di globuli. Una rimielinizzazione completa o abortiva si osserva spesso alla periferia delle lesioni. Talvolta, in queste aree o in quelle adiacenti, si riscontrano segni di demielinizzazione ripetuta. Talvolta l'intera placca risulta rimielinizzata. Tali placche sono definite "ombreggiate" perché si fondono con la sostanza bianca normale circostante sia all'esame macroscopico che alla neuroimmagine.

L'origine delle popolazioni di cellule rimielinizzanti rimane sconosciuta. La fonte degli oligodendrociti rimielinizzanti potrebbe essere rappresentata da cellule mature sfuggite alla distruzione nel sito di lesione, cellule migrate da un'area adiacente o oligodendrociti giovanili formatisi da cellule precursori. Si ritiene che il grado di distruzione degli oligodendrociti maturi determini il potenziale di rimielinizzazione in un dato sito, che può essere molto variabile. È stato riportato che le cellule di Schwann migrano nel midollo spinale e rimielinizzano gli assoni.

Rispetto agli assoni normali, gli assoni rimielinizzati presentano una guaina mielinica più sottile, con segmenti mielinici accorciati e nodi di Ranvier allargati. Dati sperimentali mostrano che gli assoni demielinizzati possono ripristinare le funzioni elettrofisiologiche, ma non è ancora noto se ciò sia associato alla regressione dei sintomi nella sclerosi multipla. Dopo la rimielinizzazione di assoni demielinizzati sperimentalmente mediante trapianto di cellule gliali, è stato osservato un ripristino pressoché completo della normale conduttività, a indicare che il trapianto di cellule può essere efficace nella sclerosi multipla.

Le lesioni vecchie con zone centrali inattive di solito contengono pochi macrofagi e altre cellule infiammatorie, sebbene ai margini possano verificarsi demielinizzazione attiva e infiltrazione infiammatoria. Gli assoni cronicamente demielinizzati sono immersi in una matrice di processi astrogliali fibrosi, da cui il termine sclerosi. Le pareti dei vasi sanguigni possono essere ispessite per ialinizzazione. Il potenziale di rimielinizzazione sembra essere inferiore nelle lesioni vecchie rispetto a quelle recenti, poiché contengono meno oligodendrociti vitali.

La risonanza magnetica per immagini (RMI) è una tecnica molto sensibile per l'imaging delle placche. Sebbene la RM standard non distingua in modo affidabile l'edema dalla demielinizzazione, dalla gliosi o dalla perdita assonale, queste lesioni sono spesso definite lesioni da demielinizzazione. Le immagini RM sagittali, coronali e assiali dell'encefalo e del midollo spinale consentono di esaminare la topografia delle lesioni in un dato paziente. Le immagini sagittali dell'encefalo mostrano al meglio le lesioni nel corpo calloso e la loro estensione superiormente alla corteccia attraverso la radiazione ottica. Le immagini coronali consentono di studiare la posizione delle lesioni in relazione alle pareti ventricolari. Le immagini assiali sono più utili per localizzare e quantificare le lesioni. Le lesioni della sclerosi multipla appaiono nelle immagini pesate in T2 come aree iperintense (bianche) che contrastano bene con lo sfondo più scuro della sostanza bianca normale, ma sono scarsamente differenziate dal liquido cerebrospinale (CSF) dei ventricoli. Nelle immagini a densità protonica, le lesioni presentano un'intensità maggiore rispetto al liquido cerebrospinale e alla sostanza bianca apparentemente intatta, che sono di colore più scuro. Nelle immagini FLAIR, il contrasto tra la lesione e la sostanza bianca circostante è accentuato.

MPT, MPC e l'evoluzione dei cambiamenti patologici nella sclerosi multipla

La risonanza magnetica dinamica consente di ottenere informazioni sullo sviluppo di alterazioni patologiche cerebrali nel tempo. L'integrità della barriera emato-encefalica può essere valutata utilizzando un mezzo di contrasto, il gadolinio-dietientriampenta acetato (Gd-DPTA), un agente paramagnetico che aumenta il tempo di rilassamento T1 dei protoni mobili circostanti, rendendo i focolai più luminosi nelle immagini pesate in T1. La permeabilità della barriera emato-encefalica è associata alla presenza di vescicole all'interno delle cellule endoteliali contenenti Gd. Studi su animali da laboratorio e sull'uomo hanno dimostrato che il grado di contrasto con Gd-DPTA riflette la gravità dell'infiammazione perivascolare. Una serie di risonanze magnetiche con l'introduzione di Gd-DPTA mostra il contrasto in una fase precoce dello sviluppo della lesione, che dura da 2 settimane a 3 mesi. Man mano che le lesioni si attenuano, scompaiono completamente o appaiono come aree iperintense nelle immagini pesate in T2.

La localizzazione delle lesioni alla RM spesso non corrisponde ai sintomi clinici, sebbene l'attività delle lesioni abbia una certa correlazione con il decorso della sclerosi multipla. Ad esempio, è più probabile che le nuove lesioni aumentino il segnale nella sclerosi multipla secondariamente progressiva rispetto a quella primariamente progressiva. Queste alterazioni sono visibili sia nelle immagini pesate in T2 che in quelle pesate in T1 con contrasto e indicano la presenza di edema vasogenico e aumento del contenuto di acqua extracellulare. L'individuazione delle lesioni attive può essere migliorata somministrando una dose maggiore di Gd-DPTA.

La spettroscopia a risonanza magnetica (MRS), che quantifica il metabolismo cerebrale in vivo, può determinare l'integrità assonale utilizzando la risonanza protonica dell'N-acetilaspartato (NAA) contenuto nei neuroni. Nelle lesioni più estese (come rilevato dalla risonanza magnetica convenzionale) e nelle forme più gravi, il livello di NAA nelle lesioni è inferiore.

Immunopatogenesi della sclerosi multipla

L'opinione prevalente tra gli esperti è che la sclerosi multipla sia basata su una reazione immunitaria cellulare diretta contro uno o più antigeni mielinici del SNC. Le alterazioni istopatologiche nella fase iniziale dello sviluppo della lesione demielinizzante indicano in modo convincente un ruolo chiave dei linfociti T. Le cellule T helper (linfociti CD4) vengono rilevate nella lesione in una fase precoce e si ritiene che diano inizio alla cascata infiammatoria. Le cellule T soppressorie/citotossiche (linfociti CD8) si trovano lungo il perimetro della lesione e negli spazi perivascolari e possono avere un effetto controregolatorio sui processi proinfiammatori. Inoltre, viene rilevato un aumento locale della reattività immunitaria con l'espressione di molecole del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) di classe I e II sia su cellule immunitarie che non immunitarie, inclusi astrociti e cellule endoteliali vascolari. Pertanto, queste cellule possono potenzialmente partecipare alla risposta immunitaria presentando autoantigeni mielinici alle cellule CD8 e CD4. È importante sottolineare che gli oligodendrociti non sembrano esprimere molecole MHC di classe I o II, il che suggerisce che non svolgano un ruolo importante nell'immunopatogenesi. I macrofagi presenti nella lesione vengono reclutati nel SNC dalla periferia e/o derivano dalle cellule microgliali locali.

Sebbene non sia stato identificato un autoantigene specifico nella sclerosi multipla, un'ipotesi di lavoro è che la malattia sia basata su una risposta proliferativa delle cellule T a uno o più antigeni mielinici. La specificità dei recettori delle cellule T per gli antigeni mielinici in una fase precoce potrebbe non corrispondere al repertorio dei recettori delle cellule T in una fase avanzata della malattia, probabilmente a causa del fenomeno di "espansione dell'epitopo", in seguito al quale le cellule T in situ acquisiscono affinità per una gamma più ampia di autoantigeni. Le cellule T periferiche ottenute da pazienti con sclerosi multipla sono in grado di reagire con diversi antigeni mielinici del SNC, tra cui la proteina basica della mielina (MBP), la proteina proteolitica (PLP), la glicoproteina associata alla mielina (MAG) e la glicoproteina degli oligodendrociti mielinici (MOG). Tuttavia, cellule T in grado di reagire con MBP e PLB sono state rilevate anche in individui sani.

Se la SM è causata da linfociti T attivati e sensibilizzati dalla mielina, ciò suggerisce un collasso dei meccanismi di tolleranza immunitaria. La tolleranza immunitaria centrale si instaura precocemente nel timo e comporta la selezione sia positiva che negativa dei linfociti T che riconoscono gli antigeni MHC, eliminando quelli con affinità per gli autoantigeni. La tolleranza immunitaria periferica è mantenuta dalla soppressione attiva delle cellule potenzialmente autoreattive. Non è noto come si sviluppi la tolleranza agli antigeni del SNC, poiché il SNC è normalmente una "zona privilegiata" per il sistema immunitario. La prova che i linfociti T contattano l'MHC al di fuori del SNC deriva dalla scoperta del gene Golli-MBP (espresso nelle linee oligodendrocitarie). Questo gene, espresso nel timo, nella milza e nei leucociti fetali, potrebbe essere coinvolto nei meccanismi di selezione positiva o negativa dei linfociti T reattivi a MBP nel timo.

Sono stati condotti studi specifici per determinare se il numero di cloni di cellule T patogene sia limitato nei pazienti con sclerosi multipla. La maggior parte di questi studi ha esaminato la specificità della catena alfa-beta del recettore delle cellule T utilizzando saggi di riarrangiamento genico e di proliferazione indotta da antigeni. Le fonti di cellule T in questi studi sono state tessuto cerebrale, liquido cerebrospinale e sangue periferico. In alcuni casi di sclerosi multipla e EAE nei roditori, è stato identificato un repertorio limitato della regione variabile della catena alfa-beta del recettore delle cellule T attivate, che potrebbe riflettere una reattività specifica a determinati frammenti di MBP. Il confronto delle cellule T reattive a MBP in diversi pazienti e specie animali da laboratorio rivela un'ampia variabilità nell'espressione genica del recettore e nella specificità di MBP. Il fatto che gli individui con HLA DR2+ abbiano un rischio maggiore di sviluppare sclerosi multipla evidenzia l'importanza dell'interazione con specifici recettori delle cellule T. Steinman et al. (1995) hanno dimostrato che negli individui HLA DR2+, le risposte delle cellule B e T sono dirette principalmente contro alcuni frammenti della catena peptidica MBP (da 84 a 103 aminoacidi).

Tali studi hanno applicazioni pratiche, consentendo lo sviluppo di peptidi in grado di bloccare o stimolare reazioni protettive influenzando l'interazione recettore-antigene delle cellule T - MHC che innesca il processo patologico. Questo approccio, che utilizza diversi peptidi, è stato testato nell'EAE e in studi clinici su pazienti con sclerosi multipla. Anche altri sottotipi di cellule T possono svolgere un ruolo patogenetico nella SM. Pertanto, nelle lesioni della sclerosi multipla sono stati riscontrati linfociti T che trasportano recettori con catene gamma-delta (piuttosto che le catene alfa-beta caratteristiche delle cellule CD4 e CD8).

Si può supporre che la reazione autoimmune nella sclerosi multipla coinvolga una serie di meccanismi patofisiologici, tra cui il legame di antigeni virali o batterici ai recettori delle cellule T potenzialmente in grado di interagire con gli autoantigeni della mielina (mimetismo molecolare) o l'attivazione policlonale delle cellule T causata dal legame di tossine microbiche (superantigeni) con catene beta comuni dei recettori.

Una fase precoce dello sviluppo della demielinizzazione potrebbe essere la diapedesi dei linfociti attivati attraverso le giunzioni strette delle cellule endoteliali nel cervello, con penetrazione negli spazi perivascolari. Come già accennato, le cellule endoteliali possono svolgere un ruolo nella risposta immunitaria presentando l'antigene in complesso con i recettori MHC di classe I e II ai linfociti T. Le cellule endoteliali del cervello sono in grado di facilitare la penetrazione dei linfociti T attraverso la barriera emato-encefalica esprimendo quantità aumentate di molecole di adesione, tra cui ICAM-1 (molecola di adesione intracellulare) e VCAM (molecole di adesione delle cellule vascolari), che si legano ai corrispondenti ligandi, ovvero LFA-1 (antigene di funzione linfocitaria) e VLA-4 (antigene di attivazione molto tardiva). I linfociti attivati esprimono anche una classe speciale di enzimi chiamati metalloproteinasi della matrice, che catalizzano la degradazione del collagene di tipo IV nella matrice extracellulare e ne facilitano la migrazione.

Numerosi corecettori e citochine sono coinvolti nell'avvio, nel mantenimento e nella regolazione della risposta immunitaria locale. Il complesso trimolecolare del recettore delle cellule T, dell'antigene e dell'MHC fornisce specificità alla risposta immunitaria. Tuttavia, altri segnali mediati dai recettori sono necessari per l'attivazione delle cellule T. Uno di questi segnali è l'interazione del corecettore B7.1 sulle cellule presentanti l'antigene con il suo ligando (CTIA-4) sui linfociti. In assenza di questa interazione corecettore, la cellula T non risponde all'antigene che le viene presentato. Il blocco di questa interazione con CTIA-4Ig può prevenire l'EAE e il rigetto del trapianto. Pertanto, questo potrebbe essere uno degli approcci promettenti per il trattamento della SM.

Altri segnali mediati da citochine nel microambiente locale del SNC possono determinare il coinvolgimento di alcuni sottotipi di cellule effettrici nella reazione e le interazioni tra di essi. Pertanto, le cellule T helper (cellule CD4 ⁺ ) si differenziano nel fenotipo Th1 in presenza di interferone gamma (IFN) e interleuchina 12 (IL-12) e, a loro volta, possono produrre IL-2 e interferone gamma. La funzione principale delle cellule Th1 è quella di implementare l'ipersensibilità di tipo ritardato, che porta all'attivazione dei macrofagi. Si ritiene che le cellule Th1 svolgano un ruolo chiave nel processo patologico della sclerosi multipla. Le cellule T helper (cellule CD4 ⁺ ) con fenotipo Th2 sono coinvolte nella generazione di anticorpi da parte delle cellule B, e questo sottotipo di cellule T produce IL-4, -5, -6 e -10. È stato identificato anche un fenotipo Th3, che produce il fattore di crescita trasformante beta (TGFP).

È noto che l'interferone gamma stimola i macrofagi a rilasciare il fattore di necrosi tumorale beta (TNFP, o linfotossina), che induce l'apoptosi nelle colture di oligodendrociti. Inoltre, l'interferone gamma attiva e potenzia le funzioni microbicide dei macrofagi e induce l'espressione di molecole MHC di classe II su varie cellule del SNC, tra cui cellule endoteliali, astrociti e microglia. Inoltre, i macrofagi attivati esprimono molecole MHC di classe II e recettori Fc e producono IL-1 e TNFa, che potrebbero anche partecipare alla patogenesi della sclerosi multipla.

Interferone gamma (interferone di tipo II) per la sclerosi multipla

L'effetto immunostimolante dell'INFu è considerato centrale nella patogenesi della sclerosi multipla. Durante l'esacerbazione della sclerosi multipla, si osserva un aumento dell'attività delle cellule che secernono INFu sia in colture di cellule mononucleate periferiche non stimolate che in colture di cellule mononucleate periferiche stimolate con MBP. Sono stati segnalati un aumento dell'espressione di INFu prima della comparsa dei sintomi dell'esacerbazione, nonché un aumento dei livelli di INFu nei focolai attivi di sclerosi multipla. Inoltre, l'INFu promuove l'espressione di molecole di adesione sulle cellule endoteliali e potenzia la risposta proliferativa delle cellule CD4+ alla stimolazione mitogenica attraverso un canale ionico transmembrana. Questo fenomeno potrebbe avere una certa correlazione con il decorso della malattia, valutato dalla dinamica dei sintomi e dai dati di risonanza magnetica.

Dati sperimentali indicano che nella sclerosi multipla cronica progressiva si verifica un aumento della produzione di IL-12, che a sua volta può promuovere un aumento della produzione di INF da parte delle cellule CD4 ⁺ stimolate. In uno studio clinico su pazienti con sclerosi multipla recidivante, l'introduzione di INF durante il primo mese ha causato riacutizzazioni, che hanno costretto all'interruzione di ulteriori test. I pazienti hanno mostrato un aumento INF-dipendente del numero di monociti attivati (HLA-DR2+) nel sangue periferico.

Immunocorrezione nella sclerosi multipla

Uno dei metodi di immunocorrezione nella sclerosi multipla potrebbe essere l'uso di soppressori dei recettori T (cellule CD8 ⁺ ). Inoltre, è stato dimostrato che diverse citochine sono in grado di ridurre la demielinizzazione infiammatoria. Le più importanti sono INF e INFa (interferoni di tipo I). Nei focolai attivi di demielinizzazione, utilizzando una colorazione speciale, INFa e INFa vengono rilevati in macrofagi, linfociti, astrociti e cellule endoteliali, e INFa è la citochina dominante nelle cellule endoteliali della sostanza bianca non interessata. INFa blocca alcuni effetti proinfiammatori di INFa, tra cui l'espressione degli antigeni MHC di classe II in colture di astrociti umani, e in altri modelli sperimentali induce l'espressione di HLA-DR sulle cellule. Inoltre, INFa previene lo sviluppo di EAE negli animali da laboratorio dopo somministrazione sistemica o intratecale dei corrispondenti antigeni e aumenta la funzione soppressoria delle cellule in vitro.

Elettrofisiologia della demielinizzazione nella sclerosi multipla

Numerose alterazioni patofisiologiche impediscono la conduzione dei potenziali d'azione lungo assoni demielinizzati ma strutturalmente intatti. Senza la guaina mielinica ad alta resistenza e bassa conduttanza, l'assone non è in grado di fornire una scarica elettrica sufficiente a causare la depolarizzazione della membrana a livello del nodo di Ranvier. Una ridotta conduzione saltatoria rapida da un nodo all'altro si traduce in una riduzione della velocità e in un blocco della conduzione. Clinicamente, questo è meglio dimostrato esaminando i nervi ottici e il chiasma. Il test dei potenziali evocati visivi (PEV) prevede la misurazione del segnale occipitale (P100) con elettrodi EEG superficiali in risposta a stimoli visivi variabili. Un aumento della latenza di P100 si verifica a causa della demielinizzazione e dell'infiammazione delle vie ottiche nella neurite ottica acuta. La latenza di P100 rimane spesso patologicamente prolungata anche dopo il ritorno alla normalità della vista. Può essere prolungata anche in assenza di una storia di perdita della vista, riflettendo una demielinizzazione subclinica del nervo ottico. Altri potenziali evocati valutano in modo analogo la conduzione lungo i tratti afferenti mielinici uditivi e somatosensoriali. La demielinizzazione causa anche altri cambiamenti neurofisiologici clinicamente significativi. La dispersione temporale dei potenziali d'azione, risultante da diversi gradi di demielinizzazione, determina differenze nella velocità di conduzione tra assoni adiacenti. Si ritiene che questo sia il motivo per cui la sensibilità alle vibrazioni si perde prima rispetto ad altre modalità nelle lesioni della mielina periferica e centrale.

La destabilizzazione della membrana assonale demielinizzata può causare la generazione locale autonoma di potenziali d'azione e, potenzialmente, una trasmissione epatica anomala da un assone all'altro. Questo fenomeno può essere alla base dello sviluppo di sintomi "positivi", tra cui parestesia, dolore e discinesie parossistiche. Queste alterazioni spesso rispondono bene al trattamento con bloccanti dei canali del sodio come carbamazepina o fenitoina. Alterazioni reversibili della funzione degli assoni demielinizzati, dipendenti dalla temperatura, possono spiegare il peggioramento dei sintomi della sclerosi multipla con l'aumento della temperatura corporea.

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Organizzazione molecolare degli assoni mielinizzati

La membrana assonale nella regione del nodo è adatta a generare potenziali d'azione, mentre la membrana tra i nodi è relativamente refrattaria alla depolarizzazione. La caratteristica principale della membrana nella regione del nodo è che la densità dei canali del sodio in questa sede è 100 volte superiore rispetto ad altre parti dell'assone. La regione del nodo contiene anche canali lenti del potassio, che modulano la depolarizzazione prolungata che si verifica durante la scarica ad alta frequenza. La membrana assonale nella regione adiacente al nodo è caratterizzata da una densità relativamente elevata di canali veloci del potassio, la cui attivazione porta a una rapida iperpolarizzazione della membrana assonale. Questo meccanismo impedisce l'eccitazione ripetuta e aberrante della regione del nodo. A causa della bassa densità dei canali del sodio nelle regioni mieliniche dell'assone, la demielinizzazione fa sì che l'impulso venga perso in questo sito, senza causare la depolarizzazione degli impulsi negli assoni che hanno subito recentemente la demielinizzazione.

Le alterazioni osservate negli assoni cronicamente demielinizzati possono contribuire al ripristino parziale della conduzione, con conseguente sollievo sintomatico dopo una riacutizzazione. La conduzione continua (ma non saltatoria) può essere ripristinata aumentando la densità dei canali del sodio nelle regioni demielinizzate dell'assone. Sebbene l'origine di questi canali aggiuntivi sia sconosciuta, potrebbero essere prodotti nel corpo cellulare o negli astrociti adiacenti al segmento demielinizzato.

È stato dimostrato che la 4-aminopiridina (4-AP), che blocca i canali rapidi del potassio, è in grado di migliorare la conduzione lungo le fibre demielinizzate. Allo stesso tempo, la 4-AP ha un effetto minimo sugli assoni intatti, poiché la mielina, ricoprendo i canali rapidi del potassio, li rende inaccessibili al farmaco. L'effetto clinico della 4-AP è stato confermato da studi clinici su pazienti con sclerosi multipla e sindrome miastenica di Lambert-Eaton. Nei pazienti con sclerosi multipla, il farmaco ha migliorato gli indici oggettivi della funzione visiva, tra cui il periodo di latenza dei PEV, la sensibilità al contrasto e altre funzioni neurologiche. Una risposta favorevole al farmaco è stata osservata più spesso nei pazienti con sintomi dipendenti dalla temperatura, con una durata maggiore della malattia e un difetto neurologico più grave. La capacità della 4-AP di abbassare la soglia di conduzione si manifesta anche nella comparsa di alcuni effetti collaterali, tra cui parestesia, vertigini, ansia e confusione e, ad alte concentrazioni sieriche, crisi convulsive tonico-cloniche generalizzate. Attualmente sono in corso sperimentazioni cliniche di questo farmaco nella sclerosi multipla.