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Disturbi del neurosviluppo: dalla genetica all’epigenetica - Coggle Diagram
Disturbi del neurosviluppo: dalla genetica all’epigenetica
patologie croniche, disturbi del neurosviluppo (come i Disturbi dello Spettro Autistico o DSA), malattie neuropsichiatriche maggiori (come la depressione major) e neurodegenerative (come la malattia di Alzheimer) sono
disturbi
epigenetici
con origine embrio-fetale
pandemia silenziosa di disturbi del neurosviluppo
dati concordanti in Paesi con analoghe condizioni di vita e ambientali
transizione epidemiologica maggiore
aumento anche di patologie endocrino-metaboliche (come l'obesità e il diabete 2 giovanile), malattie infiammatorie e immunomediate (come allergie e patologie autoimmuni), patologie tumorali
continua anticipazione nell’età di insorgenza dei sintomi
riguardano
mutazioni di geni implicati nello sviluppo del cervello e delle reti neuronali
, e sono presenti nel bambino e nei gameti dei genitori
modifiche
rare, reattive, non ereditarie e variabili
potenzialmente
prevenibili e reversibili
le interferenze con lo sviluppo embrio-fetale e neonatale hanno un interessamento generale dell'organismo (non solo del sistema nervoso)
si originano da nascite pre-termine, condizioni materno-fetali e/o infantile di «stress» persistente, infiammazioni e/o infezioni lievi e croniche e patologie autoimmuni materne, esposizione materno-fetale a sostanze neurotossiche come pesticidi, metalli pesanti e perturbatori endocrini (presenti in placenta, nel sangue cordonale e nel latte materno) diffuse nell'ambiente
alterata programmazione fetale di tessuti e organi
si parla in modo generale di "disturbi di ambito neuropsichico" e cioè disturbi dello sviluppo neuronale precoce
nuovo modello genomico vs. modello tradizionale
genoma
= informazioni genetiche presenti nel DNA, a sua volta contenuto nel nucleo delle cellule sotto forma di cromosomi
ogni cromosoma è costituito da un filamento di DNA organizzato in una struttura tridimensionale
la sequenza del DNA è determinata dalla disposizione lineare di quattro molecole dette “nucleotidi” o “basi azotate” (adenina A, timina T, citosina C, guanina G)
modello tradizionale Dna-centrico o gene-centrico
DNA come serbatoio di informazioni immutabile nel tempo in quanto prodotto dell'evoluzione e identico nei membri di una stessa specie
si pensava contenesse un programma-base deputato alla costruzione di un dato organismo
idea che bastava studiare la sequenza del DNA e le sue variazioni per spiegare le modifiche fisiologiche e patologiche del fenotipo
flusso dell'informazione lineare: DNA -> RNA messaggero (mRNA) -> proteine -> fenotipo
nuovo modello di genoma sistemico
modello fluido e interattivo con l’ambiente, soprattutto nella sua componente più dinamica ovvero l’
epigenoma
(il software del DNA)
si osservano
modifiche adattative e predittive
:
il feto modifica il software epigenetico in relazione alle informazioni provenienti dall'ambiente
attraverso (sia dal microambiente interno all'organismo stesso, sia dall'ambiente esterno) la madre
influenze sul comportamento delle cellule che determinano il fenotipo
Principali meccanismi epigenetici:
modificazioni istoniche
rimodellamento della cromatina
metilazione del DNA
variazioni dei network di RNA minori
flusso dell'informazione: dall'ambiente -> reti molecolari inter e intra-cellulari -> epigenoma -> DNA
DNA come hardware stabile nel tempo
Nurture vs. Nature
Nurture
= informazioni provenienti dall’ambiente
epigenetica
= studio delle interazioni molecolari tra le informazioni provenienti
dall’ambiente e quelle ereditarie presenti nel genoma
il genoma è la parte stabile, ovvero la molecola base del DNA
l'epigenoma è la parte interattiva con l’ambiente e continuamente mutevole
ogni informazione dell'ambiente attiva o disattiva diversi circuiti biochimici (inter- ed intra-cellulari), prima inducendo una trasformazione immediata e reversibile del software, poi modificando in modo irreversibile l'hardware genetico
le trasformazioni epigenetiche si trasmettono da una generazione cellulare all’altra determinando la stabilizzazione progressiva della differenziazione morfo-funzionale delle cellule nei vari tessuti (anche trasmissione transgenerazionale del danno e di patologie neoplastiche)
ogni organismo è continuamente sollecitato a cambiare per adattarsi e per fare ciò deve prima elaborare le informazioni e produrne di nuove da indirizzare ai vari tessuti e organi in relazione alla risposta desiderata
Nature
= informazioni del patrimonio genetico, cioè dell’eredità genetica
.
Filogenesi e ontogenesi
il nostro organismo è il prodotto di due processi evolutivi tra loro interconnessi
Filogenesi
= il processo di ramificazione delle linee di discendenza evolutiva delle varie specie
la struttura del cervello è quasi identica in tutti gli individui della nostra specie a livello morfologico e funzionale
le principali reti neuronali formano un cablaggio ancestrale, ereditario e comune, che collega le aree del cervello ai sistemi nervosi centrale e periferico
DNA come hardware molecolare specie-specifico
Ontogenesi
= i processi che permettono lo sviluppo biologico del singolo organismo vivente
ognuno possiede un cablaggio o connettoma individuale costituito dai collegamenti neurali che si formano negli ultimi mesi dello sviluppo fetale e nei primi anni di vita post-natale (e procedono nel corso di tutta la vita)
epigenoma come software molecolare individuale
Neuroplasticità
le reti neuronali sono un software capace di «auto-modificarsi» per tutta la vita
le trasformazione chimico-fisiche dell'ambiente sembrano determinare stress epigenetico e quindi instabilità genomica sia negli organismi maturi sia negli organismi in via di sviluppo
windows of exposure
= periodi critici dello sviluppo fetale e infantile alle informazioni e sollecitazioni provenienti dall’ambiente
i primi 1000 giorni di vita
: ultimo periodo di gestazione e prima fase di vita dei bambini (la plasticità di sviluppo è massima e l’individuo programma epigeneticamente tessuti e organi, in particolare il connettoma (reti neuronali)
adolescenza
: periodo delicato per lo sviluppo fisiologico e patologico del cervello e momento di trasformazione radicale
a 2 anni il cervello presenta il 80% della dimensione adulta e presenta numerose connessioni sinaptiche, parte delle quali sarà eliminata in proporzione al tasso di utilizzo; questo fenomeno, detto
pruning
o potatura, avviene durante l’adolescenza
un'altra origine dei disturbi del neurosviluppo potrebbe essere un’alterazione dei meccanismi di
pruning