Analysis of Cholesterol Biosynthetic Pathway in Huntington’s Disease. The role of Liver X Receptors

Il colesterolo è un componente essenziale del Sistema Nervoso Centrale (SNC) e Sistema Nervoso Periferico (SNP). Circa il 25% di tutto il colesterolo del corpo umano è contenuto nel cervello, nonostante quest’ultimo rappresenti solo il 2% del peso corporeo. Il colesterolo cerebrale è localizzato per il 70% nella mielina, il 30% nelle cellule gliali, soprattutto astrociti e microglia, ed il restante 20% nei neuroni. Nel sistema nervoso il colesterolo è un componente essenziale delle membrane delle cellule neuronali, è coinvolto nel processo di maturazione del SNC, nella sinaptogenesi, nei processi di trasduzione del segnale e nel traffico vescicolare. Tutto il colesterolo contenuto nel cervello è frutto della sintesi in situ poiché la Barriera Emato Encefalica (BEE) non consente il passaggio dal circolo ematico al cervello dei complessi di lipoproteine contenenti il colesterolo. Il 99% del colesterolo cerebrale è contenuto in forma non esterificata. Durante l’embriogenesi e i primi anni di vita le cellule deputate alla sintesi del colesterolo cerebrale sono i neuroni. Successivamente, nella età adulta, quando i processi di mielinizzazione e maturazione cerebrale sono terminati i neuroni demandano la sintesi del colesterolo agli astrociti ed in misura minore agli oligidendrociti. Il processo di biosintesi del colesterolo inizia nel reticolo Endoplasmatico (RE) degli astrociti con l’ Acetyl-CoA che viene convertito prima in 3-Idrossi-3-Metilglutaril-CoA (HMGCoA) e poi in Mevalonato; tali tappe sono regolate da un enzima chiave in questo processo, l’Idrossi-Metil-CoenzimaA-Reduttasi (HMGCoAR). Le tappe che portano alla formazione del colesterolo prevedono la sintesi di intermedi quali lo squalene, il lanosterolo, il latosterolo, il desmosterolo. L’espressione dell’enzima HMGCoAR è inibita dallo stesso colesterolo con un feedback negativo attraverso le sterol-responsive element binding protein (SREPB). Il colesterolo in eccesso si lega alle SREPB che traslocano nel nucleo dove regolano l’espressione del gene HMGCoAR. Il colesterolo sintetizzato viene esportato dagli astrociti attraverso il trasportatore di membrana ATP binding cassette transporter A1 (ABCA1), viene caricato sulle ApolipoproteineE (ApoE) ed il complesso ApoEcolesteroli viene così internalizzato nei neuroni attraverso il trasportatore di membrana low-density lipoprotein receptors ( LDL-R). Una volta entrato nei neuroni parte del colesterolo viene veicolato alle membrane plasmatiche per la formazione di sinapsi, assoni e dendriti ed una parte viene destinato alla sintesi degli ormoni steroidei. Il colesterolo in eccesso prodotto potrebbe essere tossico e viene pertanto esterificato ed eliminato dal cervello sotto forma di ossisteroli e poi eliminato per via epatica sotto forma di acidi biliari. Il processo di esterificazione del colesterolo è finalizzato alla produzione di metaboliti lipofilici che sono in grado di essere rimossi dai tessuti in maniera più efficiente del colesterolo non esterificato. Il più abbondante ossisterolo prodotto dal cervello è il 24-Idrossicolesterolo (24-OHC) la cui sintesi viene regolata dall’enzima colesterolo-24-Idrossilasi ( CYP46A1). Il 24-OHC viene esportato dai neuroni attraverso il recettore di membrana ABCA1, caricato dalle ApoE e trasportato nel circolo ematico attraverso il passaggio dalla BEE. Una volta in circolo viene esterificato a LDL per essere eliminato per via epatica. Il 24-OHC è un ligando del Liver X- activated receptor (LxR), un recettore nucleare che induce l’espressione dei geni ApoE e ABCA1 negli astrociti con un feedback positivo indotto dai livelli di colesterolo e 24-OHC. Nell’uomo le concentrazioni plasmatiche dei precursori del colesterolo, in particolare del lanosterolo e latosterolo sono considerate come markers surrogati della quantità di colesterolo sintetizzato in tutto il corpo. Molti studi su modelli cellulari ed animali dimostrano che esiste una alterazione nel metabolismo del colesterolo in malattie neurodegenerative quali il Parkinson, la Sclerosi Multipla, l’ Alzheimer e la Corea di Huntington. In tali modelli è stata evidenziata una ridotta concentrazione di ossisteroli imputata ad un deficit di sintesi del colesterolo oppure alla alterazione di una delle tappe che portano alla eliminazione dello stesso. E’stato pertanto supposto che queste alterazioni possano essere la causa della neurodegenerazione che caratterizza queste patologie e quindi implicate nella patogenesi delle malattie neurodegenerative. La malattia di Huntington (MH) è una patologia neurodegenerativa autosomico dominante caratterizzata da disturbi motori, cognitivi e psichiatrici ad andamento progressivo. La causa della malattia è una espansione anomala della tripletta CAG nel gene IT15 che codifica sul cromosoma 4 e che comporta la sintesi di una forma mutata della proteina Huntingtina (Htt). La Htt è implicata in numerose funzioni intracellulari tra cui il traffico vescicolare, la trasmissione del segnale e regolazione dell’apoptosi. Recenti studi su modelli murini hanno dimostrato che la sintesi e il turnover del colesterolo sono alterati nella malattia di Huntington. In particolare è stata rilevata una ridotta traslocazione e attivazione di SREPB e successiva minore sintesi del colesterolo; ridotta espressione di geni implicati nel processo di biosintesi del colesterolo come HMGCoAR e CYP51; ridotta espressione di geni implicati nel trasporto del colesterolo come ABCA1; ridotta concentrazione plasmatica di colesterolo, lanosterolo, latosterolo e 24-OHC. La riduzione dei livelli plasmatici di colesterolo, dei suoi precursori e dei suoi metaboliti in pazienti affetti da HD sono correlati al grado di atrofia nel nucleo caudato, alla progressione clinica della malattia e al grado di espansione CAG. In prima ipotesi queste alterazioni sono state spiegate come la diretta conseguenza della neurodegenerazione. Ovvero col progredire della malattia aumenterebbe il numero dei neuroni metabolicamente attivi e ciò comporterebbe una riduzione nella quantità di colesterolo sintetizzato. Più recentemente gli studi si stanno orientando su un effetto diretto della Htt mutata sulla trascrizione di geni coinvolti nella sintesi del colesterolo. In particolare è stato dimostrato che la Htt mutata modula l’espressione genica di HMGCoAR. Alla luce di queste scoperte la riduzione dei livelli di colesterolo ed ossisteroli osservati nei pazienti potrebbe essere la conseguenza di un deficit di sintesi mediato dalla Htt mutata oltre che il risultato del solo processo neurodegenerativo. Ad oggi nessuno studio è stato condotto per valutare il ruolo dei Liver X Receptors nella patogenesi della Malattia di Huntington che rappresenta lo scopo del presente progetto di ricerca. L’endpoint primario del presente studio è di valutare la capacità della Htt mutata di regolare l’espressione genica di LxR analizzando i livelli di mRNA dei LxR e dei geni target del LxR (LXR, ABCA1, ApoE, CYP7B1, SREPB). Ad oggi sono stati arruolati nello studio 14 pazienti con diagnosi molecolare di malattia di Huntington e 14 controlli sani. I pazienti sono stati selezionati tra i 130 pazienti affetti da Hd seguiti presso il nostro dipartimento di Neurologia. Sono stati esclusi dallo studio soggetti con dislipidemia, sindrome metabolica, storia di patologia epatica acuta o cronica e soggetti in trattamento con statine o antipsicotici. Ciascun paziente è stato sottoposto a scale di valutazione motoria (Huntigton Disease Rting Scale o UHDRS e Total Function Capacity o TFC) per determinare il grado di severità della malattia. Ciascun paziente è stato sottoposto a prelievo di sangue periferico per la determinazione dei livelli plasmatici di colesterolo totale, colesterolo LDL ed HDL, trigliceridi. Il prelievo ematico è stato effettuato dopo almeno otto ore di digiuno e tutti soggetti arruolati hanno tenuto un diario alimentare nei giorni precedenti ad esso. L’analisi dei livelli di mRNA di LxR, ABCA1, ApoE, SREPB e CYP7B1 estratto dal siero e dai fibroblasti dei pazienti e dei controlli verrà effettuato presso il Laboratorio del Dipartimento di Neurologia, AOU Federico II. Presso il nostro Dipartimento è stata condotta l’analisi di espressione dei geni LxR, ApoE, ABCA1 e CYP7B1 mediante RT-PCR su quattordici pazienti e quattordici controlli. Dall’analisi dei risultati non sono evidenti differenze significative tra il gruppo di pazienti e controlli. Dividendo i pazienti per gravità di malattia secondo scale di valutazione motoria ( UHDRS e TFC) non si rilevano alterazioni significative tra i due gruppi. I limiti del presente studio sono la numerosità campionaria e la necessità di escludere dalla analisi i pazienti in trattamento con farmaci antipsicotici per il noto effetto sul metabolismo del colesterolo consentendo pertanto l’arruolamento di pazienti in fase non avanzata di malattia. I risultati di questo studio indicano che non c’è una alterazione dell’espressione dei geni implicati nel pathway del LxRs in pazienti affetti da Corea di Huntington. Tuttavia sarebbe interessante proseguire su questo filone di ricerca analizzando l’espressione degli stessi geni su fibroblasti e dosando i livelli plasmatici dei ligandi dei LxR, ossisteroli ed acidi colestenoici ( lanosterolo, latosterolo, desmosterolo, 24S-Idrossicolesterolo, 27- Idrossicolesterolo, Acido 3β-Idrossicolestenoico, Acido 3β,7α-diidrossicolestenoico, Acido 3β,7β- diidrossicolestenoico)

Anti-calcitonin gene-related peptide monoclonal antibodies for the treatment of vestibular migraine: A prospective observational cohort study

Background: Vestibular migraine is considered the most common cause of recurrent vertigo for which specific treatments are missing. Monoclonal antibodies against calcitonin gene-related peptide,, are effective in preventing migraine. Since CGRP is also detected in human cochlear and vestibular organs it may also play a role in vestibular physiology. Methods: This is a prospective observational cohort study, aiming at evaluating the efficacy of erenumab, fremanezumab or galcanezumab for the treatment of fifty vestibular migraine patients. We assessed mean monthly days with headache and dizziness/vestibular symptoms, pain intensity and migraine-related clinical burden occurring for 18 months. Results: Response to treatment was excellent as 45 (90%) patients had at least a 50% reduction in vertigo frequency, 43 (86%) had at least a 50% reduction in headache frequency, and 40 (80%) a MIDAS reduction of at least 50%. Overall, 39 (78%) patients had a concomitant reduction of all three parameters. Mean monthly days with dizziness/vestibular symptoms showed an overall significant decrease from a mean of 10.3 ± 1.9 at baseline to 0.8 ± 0.3 days, difference 9.5 (CI 95% 3.6, 15.4; p < 0.001) after twelve months. Conclusion: We show that anti-CGRP mAbs may be effective in the treatment of Vestibular Migraine. Their use should be encouraged early in the disease course to allow for a better symptom control and quality of life improvement

A randomized clinical trial of lithium in multiple system atrophy.

The aim of our study was to test the safety and tolerability of lithium in multiple system atrophy (MSA). The study was randomized, placebo-controlled, and double-blind. The primary endpoint of the study was safety and tolerability. An interim analysis, performed 1 year after the first patient was randomized, showed a higher proportion of trial abandon (P < 0.01) and a higher number of adverse events (P < 0.02) in the lithium group. The trial was stopped by the Data Monitoring Committee. Overall, lithium was not well tolerated, and we do not encourage future studies with lithium in MSA patients

Postremission sequential monitoring of minimal residual disease by WT1 Q-PCR and multiparametric flow cytometry assessment predicts relapse and may help to address risk-adapted therapy in acute myeloid leukemia patients

Risk stratification in acute myeloid leukemia (AML) patients using prognostic parameters at diagnosis is effective, but may be significantly improved by the use of on treatment parameters which better define the actual sensitivity to therapy in the single patient. Minimal residual disease (MRD) monitoring has been demonstrated crucial for the identification of AML patients at high risk of relapse, but the best method and timing of MRD detection are still discussed. Thus, we retrospectively analyzed 104 newly diagnosed AML patients, consecutively treated and monitored by quantitative polymerase chain reactions (Q-PCR) on WT1 and by multiparametric flow cytometry (MFC) on leukemia-associated immunophenotypes (LAIPs) at baseline, after induction, after 1st consolidation and after 1st intensification. By multivariate analysis, the factors independently associated with adverse relapse-free survival (RFS) were: bone marrow (BM)-WT1 ≥ 121/10(4) ABL copies (P = 0.02) and LAIP ≥ 0.2% (P = 0.0001) (after 1st consolidation) (RFS at the median follow up of 12.5 months: 51% vs. 82% [P < 0.0001] and 57% vs. 81%, respectively [P = 0.0003]) and PB-WT1 ≥ 16/10(4) ABL copies (P = 0.0001) (after 1st intensification) (RFS 43% vs. 95% [P < 0.0001]) Our data confirm the benefits of sequential MRD monitoring with both Q-PCR and MFC. If confirmed by further prospective trials, they may significantly improve the possibility of a risk-adapted, postinduction therapy of AML

Acute Delta Hepatitis in Italy spanning three decades (1991–2019): Evidence for the effectiveness of the hepatitis B vaccination campaign

Updated incidence data of acute Delta virus hepatitis (HDV) are lacking worldwide. Our aim was to evaluate incidence of and risk factors for acute HDV in Italy after the introduction of the compulsory vaccination against hepatitis B virus (HBV) in 1991. Data were obtained from the National Surveillance System of acute viral hepatitis (SEIEVA). Independent predictors of HDV were assessed by logistic-regression analysis. The incidence of acute HDV per 1-million population declined from 3.2 cases in 1987 to 0.04 in 2019, parallel to that of acute HBV per 100,000 from 10.0 to 0.39 cases during the same period. The median age of cases increased from 27 years in the decade 1991-1999 to 44 years in the decade 2010-2019 (p &lt; .001). Over the same period, the male/female ratio decreased from 3.8 to 2.1, the proportion of coinfections increased from 55% to 75% (p = .003) and that of HBsAg positive acute hepatitis tested for by IgM anti-HDV linearly decreased from 50.1% to 34.1% (p &lt; .001). People born abroad accounted for 24.6% of cases in 2004-2010 and 32.1% in 2011-2019. In the period 2010-2019, risky sexual behaviour (O.R. 4.2; 95%CI: 1.4-12.8) was the sole independent predictor of acute HDV; conversely intravenous drug use was no longer associated (O.R. 1.25; 95%CI: 0.15-10.22) with this. In conclusion, HBV vaccination was an effective measure to control acute HDV. Intravenous drug use is no longer an efficient mode of HDV spread. Testing for IgM-anti HDV is a grey area requiring alert. Acute HDV in foreigners should be monitored in the years to come

Colorectal Cancer Stage at Diagnosis Before vs During the COVID-19 Pandemic in Italy

IMPORTANCE Delays in screening programs and the reluctance of patients to seek medical attention because of the outbreak of SARS-CoV-2 could be associated with the risk of more advanced colorectal cancers at diagnosis. OBJECTIVE To evaluate whether the SARS-CoV-2 pandemic was associated with more advanced oncologic stage and change in clinical presentation for patients with colorectal cancer. DESIGN, SETTING, AND PARTICIPANTS This retrospective, multicenter cohort study included all 17 938 adult patients who underwent surgery for colorectal cancer from March 1, 2020, to December 31, 2021 (pandemic period), and from January 1, 2018, to February 29, 2020 (prepandemic period), in 81 participating centers in Italy, including tertiary centers and community hospitals. Follow-up was 30 days from surgery. EXPOSURES Any type of surgical procedure for colorectal cancer, including explorative surgery, palliative procedures, and atypical or segmental resections. MAIN OUTCOMES AND MEASURES The primary outcome was advanced stage of colorectal cancer at diagnosis. Secondary outcomes were distant metastasis, T4 stage, aggressive biology (defined as cancer with at least 1 of the following characteristics: signet ring cells, mucinous tumor, budding, lymphovascular invasion, perineural invasion, and lymphangitis), stenotic lesion, emergency surgery, and palliative surgery. The independent association between the pandemic period and the outcomes was assessed using multivariate random-effects logistic regression, with hospital as the cluster variable. RESULTS A total of 17 938 patients (10 007 men [55.8%]; mean [SD] age, 70.6 [12.2] years) underwent surgery for colorectal cancer: 7796 (43.5%) during the pandemic period and 10 142 (56.5%) during the prepandemic period. Logistic regression indicated that the pandemic period was significantly associated with an increased rate of advanced-stage colorectal cancer (odds ratio [OR], 1.07; 95%CI, 1.01-1.13; P = .03), aggressive biology (OR, 1.32; 95%CI, 1.15-1.53; P &lt; .001), and stenotic lesions (OR, 1.15; 95%CI, 1.01-1.31; P = .03). CONCLUSIONS AND RELEVANCE This cohort study suggests a significant association between the SARS-CoV-2 pandemic and the risk of a more advanced oncologic stage at diagnosis among patients undergoing surgery for colorectal cancer and might indicate a potential reduction of survival for these patients

Identification of genetic variants associated with Huntington's disease progression: a genome-wide association study

Background Huntington's disease is caused by a CAG repeat expansion in the huntingtin gene, HTT. Age at onset has been used as a quantitative phenotype in genetic analysis looking for Huntington's disease modifiers, but is hard to define and not always available. Therefore, we aimed to generate a novel measure of disease progression and to identify genetic markers associated with this progression measure. Methods We generated a progression score on the basis of principal component analysis of prospectively acquired longitudinal changes in motor, cognitive, and imaging measures in the 218 indivduals in the TRACK-HD cohort of Huntington's disease gene mutation carriers (data collected 2008–11). We generated a parallel progression score using data from 1773 previously genotyped participants from the European Huntington's Disease Network REGISTRY study of Huntington's disease mutation carriers (data collected 2003–13). We did a genome-wide association analyses in terms of progression for 216 TRACK-HD participants and 1773 REGISTRY participants, then a meta-analysis of these results was undertaken. Findings Longitudinal motor, cognitive, and imaging scores were correlated with each other in TRACK-HD participants, justifying use of a single, cross-domain measure of disease progression in both studies. The TRACK-HD and REGISTRY progression measures were correlated with each other (r=0·674), and with age at onset (TRACK-HD, r=0·315; REGISTRY, r=0·234). The meta-analysis of progression in TRACK-HD and REGISTRY gave a genome-wide significant signal (p=1·12 × 10−10) on chromosome 5 spanning three genes: MSH3, DHFR, and MTRNR2L2. The genes in this locus were associated with progression in TRACK-HD (MSH3 p=2·94 × 10−8 DHFR p=8·37 × 10−7 MTRNR2L2 p=2·15 × 10−9) and to a lesser extent in REGISTRY (MSH3 p=9·36 × 10−4 DHFR p=8·45 × 10−4 MTRNR2L2 p=1·20 × 10−3). The lead single nucleotide polymorphism (SNP) in TRACK-HD (rs557874766) was genome-wide significant in the meta-analysis (p=1·58 × 10−8), and encodes an aminoacid change (Pro67Ala) in MSH3. In TRACK-HD, each copy of the minor allele at this SNP was associated with a 0·4 units per year (95% CI 0·16–0·66) reduction in the rate of change of the Unified Huntington's Disease Rating Scale (UHDRS) Total Motor Score, and a reduction of 0·12 units per year (95% CI 0·06–0·18) in the rate of change of UHDRS Total Functional Capacity score. These associations remained significant after adjusting for age of onset. Interpretation The multidomain progression measure in TRACK-HD was associated with a functional variant that was genome-wide significant in our meta-analysis. The association in only 216 participants implies that the progression measure is a sensitive reflection of disease burden, that the effect size at this locus is large, or both. Knockout of Msh3 reduces somatic expansion in Huntington's disease mouse models, suggesting this mechanism as an area for future therapeutic investigation

Multi-Functional Potential of Lactic Acid Bacteria Strains and Antimicrobial Effects in Minimally Processed Pomegranate (<i>Punica granatum</i> L. cv Jolly Red) Arils

This study aimed to evaluate the antimicrobial activity of both cells, and cell-free supernatants (CFS) of 7 selected lactic acid bacteria (LAB) strains belonging to Limosilactobacillus fermentum (4 strains), Lacticaseibacillus paracasei (1 strain), Lacticaseibacillus rhamnosus (1 strain), and Enterococcus faecium (1 strain) species, against Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella Typhimurium, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus, by both the agar-well diffusion and co-culture methods. In addition, probiotic and safety traits were also detected. Great variability was detected on antimicrobial effects, whereas all tested strains were found sensitive to most of the tested antibiotics, and without any DNase, gelatinase, or hemolytic activity. Moreover, strains showed excellent survival in acidic conditions and exhibited tolerance to pepsin and bile salts. Based on the in vitro results, the CFSs of two selected L. fermentum strains were applied, in a mixed solution, as bio-preservative into minimally processed pomegranate arils, inoculated with a cocktail of L. monocytogenes and E. coli. Samples, packaged in an ordinary atmosphere, were analyzed during refrigerated storage, for up to 12 days, for physicochemical (as weight loss, texture, color, pH, total soluble solids and organic acid content) and for microbiological traits. Results revealed the effectiveness of CFS, up to 12 days, in reducing weight loss and microbial growth, without any significant effect on texture, total soluble solid content and color, found comparable to the acid citric treatment, highlighting the multi-functional potential of selected probiotic strains