Segnalazione di S1P nel SNC ed effetti del fingolimod sulle cellule neuronali

Evidenze precliniche mostrano che il fingolimod può avere anche effetti diretti sul SNC. Il fingolimod è in grado di attraversare la barriera ematoencefalica [143]; dopo la somministrazione orale, il fingolimod raggiunge il SNC, in cui i recettori S1P sono espressi sulla maggior parte delle strutture cellulari. Attraverso la modulazione dei recettori S1P espressi sulle cellule del SNC [144,145,146], il farmaco può avere un effetto diretto sui processi neuropatologici, quali la neurodegenerazione, la gliosi e meccanismi di riparazione.

4.3.4.1 Effetti della segnalazione di S1P nel sistema nervoso centrale

Gli sfingolipidi ed i recettori S1P si trovano a livello del SNC, laddove influenzano la neurogenesi, la funzione cellulare delle cellule neurali e la migrazione. I recettori S1P sono espressi nel SNC, in linee cellulari quasi tutte neurali, tra cui gli oligodendrociti, neuroni, astrociti ed in strutture non neurali, quali le microglia (fig.26).

Figura 26: Distribuzione dei sottotipi di recettori di sfingosina 1-fosfato (S1P) sulle cellule neurali

Inoltre, i livelli di S1P nel midollo spinale aumentano in seguito allo sviluppo di lesioni. S1P ha attività chemio-attrattive per le cellule neurali staminali/progenitrici, che sono così stimolate a migrare verso i siti di lesione del sistema nervoso centrale, mentre S1P₁ è implicato in questo processo di migrazione. Recenti studi, condotti su modelli animali, hanno suggerito un ruolo chiave per l’S1P1, presente a livello delle

cellule neuronali, nella progressione della malattia; vi sono anche dei risultati che dimostrano un’alterazione del metabolismo degli sfingolipidi nello sviluppo della sclerosi multipla, che potrebbe contribuire alla degradazione della mielina. Le analisi condotte suggeriscono che le interazioni del fingolimod con i recettori S1P presenti sulle cellule neurali possono modulare le attività delle stesse, per cui il composto ha funzioni attive nel trattamento della sclerosi multipla.

Oligodendrociti

È stato documentato che il processo della rimielinizzazione si verifica nelle lesioni dovute alla sclerosi multipla, sia nell’uomo che nei modelli animali. La rimielinizzazione è un processo complesso che richiede lo sviluppo di diverse attività a livello cellulare, quali la proliferazione, l’adesione, processo di estensione, retrazione e differenziazione [147]. Il processo di segnalazione indotto da S1P ha effetti significativi in questi processi che coinvolgono gli oligodendrociti [148-149]. S1P₁ e S1P₅ sono espressi entrambi sugli oligodendrociti ed la loro concentrazione a questo livello sembra dipendere dalla fase di sviluppo delle cellule stesse. L’attivazione dei sottotipi di recettori dell’S1P stimola l’attività di diverse vie di segnalazione intracellulare, che possono indurre effetti opposti. Le risposte cellulari mediate dai recettori S1P variano in base allo stadio di sviluppo della cellula ed al sottotipo di recettore coinvolto. Per esempio, è stato osservato che S1P influenza il processo di maturazione dei pre-oligodendrociti, ma non interviene nelle attività delle cellule mature; esso promuove la sopravvivenza degli oligodendrociti ma non quella dei precursori cellulari. In aggiunta, nel processo di trasduzione del segnale si possono avere delle interazioni tra i recettori S1P ed i recettori ed i recettori di neurotrofina, poiché la sottoregolazione della sfingosina chinasi (che regola i livelli di S1P) abolisce l’effetto protettivo della neurotrofina-3 nelle colture di cellule progenitrici degli oligodendrociti. Si è osservato che l’esposizione al fingolimod, in vitro, determina un aumento delle cellule progenitrici degli oligodendrociti e delle cellule mature; il farmaco protegge anche queste cellule dalla morte cellulare indotta da citochine; il

fingolimod infine è anche in grado di modulare i processi di retrazione e di estensione [150-151]. Gli effetti del fingolimod sugli oligodendrociti umani sono risultati essere tempo, dose e fase dipendente, che può riflettere in parte i relativi livelli di espressione dei relativi recettori. Questi livelli potrebbero alterare formalmente i processi di mielinizzazione e rimielinizzazione.

Neuroni

I recettori S1P espressi in aree cerebrali mostrano una neurogenesi attiva [152], mentre i topi, con delezione genetica del fattore S1P₁ mostrano uno sviluppo anomalo a livello neuronale. Studi su culture cellulari hanno dimostrato che S1P è coinvolto nel processo di estensione indotto dal fattore della crescita nervosa nelle radici dorsali dei neuroni gangliari. Le risposte cellulari sembrano dipendere dalla fase di differenziazione e dell’espressione relativa dei recettori S1P, così come osservato per gli oligodendrociti. Inoltre, è stato osservato che S1P promuove la migrazione delle cellule neurali staminali/progenitrici verso aree che presentano dei danni a livello del SNC attraverso S1P₁, particolarmente espressi nelle cellule staminali e progenitrici. Il processo di segnalazione S1P può avere anche un’azione neuroprotettiva, come suggerito dai diversi studi in vitro [153,154,155]. Queste osservazioni suggeriscono che la segnalazione mediata da recettori S1P può essere coinvolta nella promozione della riparazione di alcuni danni a livello neuronale. Il fingolimod ha mostrato di influenzare la funzione neuronale sia in vitro che in vivo [156-157]. Nelle colture cellulari neuronali, il fingolimod aumenta i livelli di fattori endogeni neuroprotettivi, fattore neutrofico cerebrale (BDNF), in modo tempo e dose dipendente [158], mentre in un modello murino si è osservato che il fingolimod ha impedito una diminuzione della densità assonale, evidenziata a livello del nervo ottico di animali di controllo, durante il ripristino delle funzioni neuronali, con un successivo miglioramento delle attività motorie [159]. I meccanismi recettoriali coinvolti in questa risposta richiedono ulteriori chiarimenti, in particolare l’identificazione delle cellule bersaglio coinvolte, l’identità e le condizioni dei recettori S1P.

Astrociti

Gli astrociti sono, come gli oligodendrociti, cellule gliali e svolgono un ruolo attivo nelle malattie infiammatorie del sistema nervoso centrale, come la sclerosi multipla. Gli astrociti agiscono come delle cellule immunitarie, migliorando le risposte immunitarie che possono inibire il processo di riparazione della mielina, come avviene durante la gliosi e la formazione della cicatrice gliale. Tuttavia, possono avere anche un’attività protettiva e limitare l’infiammazione, pur sostenendo gli oligodendrociti e la rigenerazione assonale [160]. Vi sono degli astrociti reattivi che svolgono un ruolo favorevole, in modo particolare, nella fase acuta dopo lo sviluppo di lesioni a livello del SNC; questo può determinare in un secondo momento l’inibizione della rigenerazione del SNC [161]. Degli studi riguardanti S1P , in vivo ed in vitro, hanno delineato delle risposte infiammatorie a livello del tessuto nervoso che inducono cambiamenti morfologici nelle cellule neurali e negli astrociti, determinando anche un aumento della proteina gliale fibrillare acida (GFAP) [162]. GFAP è associato all’astrogliosi ed è noto per l’inibizione dei meccanismi di riparazione endogena, quali la rimielinizzazione. Gli astrociti esprimono S1P1, S1P2, S1P3 e S1P5, con S1P1 e 𝑆1𝑃3

presenti a livelli maggiori rispetto agli altri due sottotipi recettoriali [163]. I risultati di diversi studi suggeriscono che S1P può influenzare la proliferazione degli astrociti, la migrazione e l’astrogliosi [164,165,166]. In vitro, S1P induce l’attivazione e la proliferazione degli astrociti, mentre in vivo, l’iniezione di S1P induce astrogliosi nel cervello dei topi. Inoltre, è stato osservato che il fingolimod influenza la segnalazione mediata dai recettori S1P e la migrazione degli astrociti in vitro [167]. Questi meccanismi possono essere spiegati considerando gli effetti della modulazione del recettore.

4.4 Potenziale impatto del fingolimod nel trattamento della