“NIH Workshop: hereditary haemorrhagic telangiectasia, vascular biology and pathophysiology. June 8-9, 2006, Bethesda, Maryland”
di Lenato Gennaro Mariano
Nell’introduzione al workshop è stato comunicato che l’organizzazione del meeting è stata condotta dalla Fondazione “Grace Nolan”. E’ stato ricordato che la Fondazione ha il nome di una bambina affetta da HHT e morta, a causa delle complicanze della malattia, poiché i medici non avevano saputo intervenire con una diagnosi corretta ed un intervento opportuno. I genitori hanno così deciso di creare una fondazione con lo scopo di aiutare la ricerca scientifica ed in particolare la divulgazione delle scoperte tra i vari gruppi che studiano la malattia. Essi hanno voluto, con questo workshop, stimolare il dibattito fra i ricercatori e di incentivare i giovani allo studio di questa malattia.
I punti essenzialmente discussi nel workshop sono stati quattro: il ruolo del TGF-β nel metabolismo cellulare e nella comunicazione fra cellule, gli aspetti fondamentali della biologia vascolare, gli elementi caratteristici del metabolismo delle cellule endoteliali, cenni di patofisiologia dell’HHT degli organi nella specie umana.
Ognuno di questi quattro punti è stato dapprima introdotto mediante una panoramica generale da ricercatori molto esperti in ciascun campo, sia in riferimento specifico all’HHT sia con riferimento più generale, proprio per suggerire nuovi filoni di ricerca a chi si occupa esclusivamente di HHT.
In un secondo momento, sono stati presentati, sempre per ogni punto, i risultati in anteprima che i vari gruppi che studiano l’HHT hanno ottenuto, la maggior parte ancora in via di pubblicazione.
Il terzo momento è consistito nella formazione di quattro diversi sottogruppi di discussione e scambi di opinione sullo stato della ricerca e su possibili sviluppi futuri, uno per ogni punto.
Una panoramica molto generale sul TGF-β è stata condotta da Jeffrey Wrana, forse il massimo esperto mondiale. Egli ha riassunto le linee del pathway canonico di risposta ai vari componenti della superfamiglia del TGF-β, o pathway Smad-dipendente. Questo pathway comprende i recettori di tipo II, i recettori di tipo I, i corecettori e le proteine R-Smad. A questi gruppi di proteine appartengono endoglina (corecettore) ed ALK1 (recettore di tipo I), i cui geni, se mutati, causano HHT1 e HHT2, mentre la proteina Smad4 interagisce con le R-Smad e quando è muatata causa la sindrome HHT-poliposi giovanile. Altre malattie genetiche sono causate da mutazioni in geni codificanti per altre proteine di questo pathway. Bisogna notare comunque che funzioni alterate di queste proteine sono comunque caratteristiche di tante altre situazioni patologiche, non collegate in alcun modo all’HHT né necessariamente causate da mutazioni germinali in alcun gene. Rivestono comunque notevole importanza i pathway non canonici, cioè che non coinvolgono le proteine Smad. Uno di questi è mediato dalla proteina PAR6, che in seguito al legame con TGF-β1 protegge le cellule epiteliali dalla trasformazione in cellule indifferenziate mesenchimali, un processo che, quando disregolato, probabilmente è importante nelle metastasi del cancro. Tuttavia, nell’HHT probabilmente il TGF-β ha un effetto alterato nelle cellule endoteliali, che rivestono la parte interna dei vasi sanguigni. Bernabeu ha mostrato che le cellule endoteliali sono l’unico tipo cellulare in cui il TGF-β ha due recettori di tipo I (ALK1 e ALK5), di cui il primo causa l’HHT quando mutato. In base agli studi, ALK1 e ALK5 avrebbero effetti opposti sulla proliferazione delle cellule endoteliali nello sviluppo vascolare prenatale e postatale (in particolare, stimolerebbero alternativamente le due fasi dell’angiogenesi, dette attivazione e risoluzione). L’endoglina, la proteina codificata dal gene HHT1, coadiuverebbe ALK1 mentre ridurrebbe la risposta di ALK5, attraverso interazioni fisiche e chimiche (fosforilazione di residui di serina e treonina). Inoltre, endoglina, in seguito all’azione di TGF-β, rafforzerebbe il citoscheletro delle cellule endoteliali. Come conseguenza, una ridotta quantità di endoglina o ALK1 nelle cellule endoteliali dei pazienti HHT causerebbe una risposta alterata al TGF-β, un’angiogenesi insufficiente o di sregolata, o anche una fragilità delle cellule e conseguente apoptosi. L’ultima conseguenza di questo sbilanciamento genico sarebbe l’insorgere delle malformazioni tipiche della malattia. Queste caratteristiche anomale sono state riscontrate, nei pazienti HHT, anche nelle cellule endoteliali che circolano nel sangue, in bassissime quantità, a scopo di riparo dei vasi lesionati, e nei monoliti, cellule tipicamente sanguigne con funzione di difesa dalle infezioni. Tre gruppi hanno evidenziato i loro recenti risultati sulle cellule endoteliali del sangue e sui loro progenitori, che sono un sottogruppo di monoliti. Questo può essere considerato uno dei più promettenti filoni di ricerca futura, sia per l’HHT, sia per altre patologie vascolari, dall’ipertensione polmonare all’infarto del miocardio.
Un altro interessante campo riguarda l’identificazione di un nuovo ligando per ALK1, che è stato identificato essere BMP9, simile ma alternativo a TGF-β1. Esso sembra indurre una forte risposta antiproliferativa nelle cellule endoteliali.
Per quanto riguarda il secondo punto, è stata fatta una panoramica sullo sviluppo prenatale e postatale della struttura vascolare, descrivendo prevalentemente risultati ottenuti mediante modelli murini. Creando mutazioni artificilali nei geni prepostoi allo sviluppo vascolare, si riescono a individuare i differenti pathway che permettono una regolazione fine del processo di vasculogenesi e angiogenesi. Mutazioni che inattivano tali geni nell’uomo possono causare patologie vascolari, come l’HHT, oppure aumentare il rischio di incorrere in certe patologie vascolari, come l’ipertensione polmonare. I vari relatori hanno cercato di mettere in evidenza i possibili punti di incontro tra i vari pathways responsabili delle differenti patologie vascolari. È’ necessario tener presente che, spesso, i modelli murini danno fenotipi simili quando vengono artificialmente mutati dei geni, mentre i fenotipi corrispondenti nell’uomo non sono sempre completamente sovrapponibili. L’ipertensione arteriosa polmonare primitiva, ad esempio, è una patologia causata da iperproliferazione delle cellule muscolari lisce delle arteriole, che occludono i vasi sanguigni, mentre le cellule endoteliali della tonaca vascolare intima vanno incontro ad apoptosi. Molti casi di ipertensione arteriosa polmonare sono determinati da mutazioni nel gene BMPR2, un recettore per BMP-2, simile al TGF-β. Vari studi hanno messo in evidenza che BMP-2 blocca la crescita eccessiva delle cellule muscolari lisce vascolari a vari stimoli fitogeni, mediante un pathway mediato da Smad1-5 e un pathway mediato daa PPARγ. L’importanza di tali scoperte ha permesso di definire nuovi possibili target responsabili dell’ipertensione polmonare, in cui non si trovava alcuna mutazione del gene BMPR2. In particolare, il recettore di tipo I del BMP-2, cioè BMPR1A/ALK3 risulat inattivati anche se non mutato. Al contrario, BMP-2 protegge le cellule endoteliali dall’apoptosi conseguente all’iperproliferazione della tonaca muscolare, attivando il pathway Smad-indipendente della β-catenina.
Sulla base di studi su modelli murini, il Dr. Paul Oh ha mostrato i suoi ultimissimi risultati che suggeriscono che in realtà ALK1 è effettivamente espresso nelle cellule endoteliali, al contrario di ALK5, che viene espresso solo nelle fibrocellule muscolari lisce. In questo modo verrebbe messo in crisi il modello di sbilanciamento dell’angiogenesi e le lesioni sarebbero una conseguenza di un’alterata interazione fra cellule endoteliali e fibrocellule muscolari lisce.
Un'altra serie di studi ha messo in evidenza il ruolo di endoglina nella regolazione dell’eNOS, un enzima endoteliale che produce ossido nitrico (NO), con funzione vasodilatativa. Secondo questi studi, i topi con mutazione in endoglina e quindi affetti da HHT1 sarebbero incapaci di regolare l’attività di eNOS e produrrebbero radicali liberi in eccesso, responsabili della formazione delle malformazioni tipiche dell’HHT. In questo modello, il TGF-β agirebbe da agente vasodilatatore, con l’ausilio dell’endoglina presente nelle cellule endoteliali. Lo stesso gruppo ha isolato una forma di endoglina secreta nel plasma dalle cellule endoteliali della placenta: questa forma di endoglina solubile inibirebbe l’azione vasodilatatrice del TGF-β. Essi hanno scoperto che donne affetta da preclampsia hanno livelli di endoglina solubile molto più elevati del normale, cosa che causerebbe mancata vasodilatazione dei capillari placentari e danni al feto. Conseguenza logica di questa osservazione è che donne affette da mutazione in endoglina avrebbero minor rischio di andare incontro a preeclampsia. La Prof.ssa Letarte, che ha pubblicato tali risultati, ritiene che l’uso di farmaci che aiutano l’organismo a eliminare radicali liberi potrebbero ridurre l’insorgenza delle malformazioni nei pazienti HHT. Naturalmente, non c’è alcuna evidenza che questi stessi farmaci potrebbero permettere la regressione di lesioni già esistenti. Quindi, la Dott.ssa Faughnan ha elencato le malformazioni dei diversi organi e le loro prevalenze secondo i vari studi, mettendo in risalto che un aspetto ancora non noto è la conoscenza di quali lesioni siano congenite e quali acquisite nell’età postnatale.
Infine, il Dottor Dean Li ha descritto le caratteristiche dei modelli murini dell’HHT da lui studiati, mettendo in evidenza come anche nei topi mutazioni in ENG e ALK1 causano alterazioni angiogenetiche ed, inoltre, ha suggerito una strategia per trovare fondi per l’HHT che, in quanto malattia rara, ha difficoltà a reperire risorse. Egli ha consigliato di sottoporre all’NIH progetti di ricerca che mirano a individuare il ruolo dell’ENG e ALK1 nel metabolismo delle cellule endoteliali anche in contesti diversi dall’HHT, come in patologie vascolari diffuse (trombosi, aterosclerosi) o tumori di vario genere. Infatti, anche se tali malattie non fanno parte dello spettro clinico dell’HHT, il ruolo delle cellule endoteliali in queste malattie è importantissimo. Inoltre, conoscere come ENG e ALK1 funzionano nel regolare il metabolismo delle cellule endoteliali risulta più facile nei pazienti HHT poiché se ne conoscono bene le caratteristiche cliniche anche non correlate all’HHT (“le famiglie HHT sono facilmente caratterizzabili”). Questa possibilità può essere sfruttata anche per studiare malattie multifattoriali che non sono comprese nello spettro clinico dell’HHT, ma che, essendo diffuse, permettono di trovare risorse finanziarie più facilmente presso grosse strutture come l’NIH.
Desidero ringraziare l’Associazione HHT per avermi dato la possibilità di frequentare questo meeting.
Dott. Gennaro Mariano Lenato