Gli scienziati hanno recentemente dimostrato che rari errori ereditari in SLC32A1, un gene che codifica per il trasportatore vescicolare dell’acido gamma-aminobutirrico, possono causare epilessie genetiche con convulsioni febbrili. Ora la domanda era se questi geni mal codificati potessero essere responsabili anche dell’encefalopatia epilettica.
I membri della famiglia delle proteine trasportatrici di soluti ( SLC ) trasportano una varietà di substrati, tra cui gli amminoacidi sono i più comuni. È stato dimostrato che SCL32A1 trasporta l’acido gamma-aminobutirrico (GABA) e la glicina nelle vescicole sinaptiche (SV). Pertanto, viene anche chiamato trasportatore vescicolare di GABA (VGAT) o trasportatore vescicolare di aminoacidi inibitori (VIAAT). Il GABA è un importante neurotrasmettitore inibitorio, fondamentale per il corretto funzionamento del cervello maturo. Insieme alla glicina, il GABA agisce anche come neurotrasmettitore inibitorio nel midollo spinale e nel tronco encefalico. Poiché l’interruzione della neurotrasmissione GABA-ergica è una causa consolidata dell’epilessia e dei disturbi del neurosviluppo, l’alterazione della funzione VGAT è una causa plausibile dell’encefalopatia epilettica e dello sviluppo (DEE) [1]. Recentemente sono state descritte rare varianti missenso eterozigoti in SLC32A1, che potrebbero essere isolate in famiglie con il fenotipo dell’epilessia genetica con crisi febbrili plus (GEFS+) e dell’epilessia generalizzata idiopatica [2]. I familiari affetti presentavano un’ampia gamma di tipi di crisi – per esempio, crisi febbrili, crisi focali, crisi generalizzate e crisi non classificate, ma nessun ritardo dello sviluppo (DD) o disabilità intellettiva (ID). In uno studio, la causalità delle varianti è stata ora illustrata dalla modellazione in silico e dalla loro valutazione funzionale in un modello di coltura cellulare neuronale [3].
Quattro casi di pazienti al microscopio
Il sequenziamento dell’esoma ha identificato quattro individui con encefalopatia epilettica e dello sviluppo e varianti missenso de novo in SLC32A1. Per valutare la causalità, è stata eseguita anche una valutazione funzionale delle varianti identificate in un modello di coltura cellulare neuronale di topo. I risultati hanno mostrato un ritardo globale dello sviluppo e un ritardo mentale da moderato a grave in tutti e quattro i pazienti. Le crisi sono iniziate a 4 mesi e a 1 mese di età nei soggetti 1 e 4, rispettivamente, e nella prima infanzia nei soggetti 2 e 3 (a 15 mesi e 18 mesi di età, rispettivamente). Gli individui 1 e 4 hanno inizialmente manifestato una compromissione della coscienza focale e focale, mentre le crisi tonico-cloniche generalizzate sono state predominanti negli individui 2 e 3. Inoltre, il soggetto ha manifestato 2 crisi miocloniche e uno status epilettico con sospetta epilessia mioclonica atonica. Ha anche mostrato crisi epilettiche focali con coscienza disturbata. Nonostante la semiologia iniziale di crisi focali della persona 4, questa persona ha poi sviluppato un’epilessia generalizzata con crisi atoniche, miocloniche e tonico-cloniche generalizzate, oltre a una mioclonia palpebrale.
Nel corso dell’epilessia, tutti e quattro gli individui hanno sperimentato almeno alcuni periodi prolungati di libertà dalle crisi. Nei momenti in cui le crisi epilettiche si sono intensificate, tutti gli individui hanno avuto periodi di rallentamento dello sviluppo e anche di regressione. Tutte e quattro le varianti de novo in SLC32A1 identificate in questo studio includevano modifiche missenso.
Il modello murino dovrebbe fornire informazioni
Per studiare gli effetti delle quattro varianti VGAT sulla neurotrasmissione inibitoria, i costrutti lentivirali di ciascuna variante sono stati espressi nei neuroni GABAergici striatali di topo in colture di microisole. I neuroni singoli che crescono su microisole di astrociti formano sinapsi solo con se stessi. Le registrazioni elettrofisiologiche da questi neuroni isolati e autaptici consentono un’analisi dettagliata della neurotrasmissione dei singoli neuroni in condizioni definite e sono ideali per le analisi struttura-funzione delle proteine sinaptiche. Il VGAT degli esseri umani e dei topi ha un’identità del 98,5% a livello di aminoacidi.
La modellazione in silico e le analisi funzionali hanno mostrato che tre delle varianti situate nelle eliche portano a una riduzione della dimensione quantica, che è associata a un compromesso nel riempimento delle vescicole sinaptiche con il GABA. La quarta variante, situata nell’N-terminus dell’acido gamma-aminobutirrico vescicolare, non ha alcun effetto sulla dimensione quantica, ma aumenta la probabilità di rilascio presinaptico, determinando una maggiore depressione sinaptica sulla stimolazione ad alta frequenza.
Quindi, le varianti dell’acido gamma-aminobutirrico vescicolare possono influenzare la neurotrasmissione GABAergica attraverso almeno due meccanismi: quello del riempimento delle vescicole sinaptiche e l’alterazione della plasticità sinaptica a breve termine. Quindi, le varianti missenso de novo in SLC32A1 potrebbero essere individuate come causa di encefalopatia epilettica e dello sviluppo.
Letteratura:
- Maljevic S, Møller RS, Reid CA, et al: Spettro delle varianti dei recettori GABAA nell’epilessia. Curr Opin Neurol 2019; 32: 183-190.
- Heron SE, Regan BM, Harris RV, et al: Associazione di varianti missenso SLC32A1 con epilessia genetica con crisi febbrili più. Neurologia 2021; 96: e2251-e2260.
- Platzer K, Sticht H, Bupp C, et al: Le varianti missense de novo in SLC32A1 causano un’encefalopatia epilettica e dello sviluppo dovuta a un’alterata neurotrasmissione GABAergica. Ann Neurol 2022; 92: 958-973.
InFo NEUROLOGIA & PSICHIATRIA 2023; 21(2): 32
