La biochimica del Botulino

Dopo la pubblicazione dell´ennesima notizia riguardante i rischi da botulino, abbiamo deciso di approfondire l´argomento per contribuire con obiettività al dibattito

del Prof. Vincenzo Varlaro, Direttore della Scuola Europea di Medicina Estetica Sistemica di Parma

È noto come la tossina botulinica sia una proteina neurotossica prodotta dal batterio anaerobio Clostridium botulinum. Meno risaputo è che esistono ben sette tipi di tossina botulinica sierologicamente distinti e indicati con le lettere dell´alfabeto: A, B, C, D, E, F, G. Quella attualmente utilizzata in medicina estetica è la tossina botulinica di tipo A. Viene utilizzata per le rughe d´espressione e per quelle rughe dinamiche legate all´ipertonia dei muscoli mimici. Non è superfluo ricordare che la tossina botulinica agisce a livello della giunzione neuromuscolare (placca motrice) bloccando il rilascio e gli effetti dell´acetilcolina, un estere di acido acetico e colina, responsabile della neurotrasmissione sia a livello di Sistema Nervoso Centrale (SNC), sia a livello di Sistema Nervoso Periferico (SNP). Da anni si è chiarito che l´enzima acetil-colin-esterasi è presente nelle terminazioni nervose presinaptiche, idrolizzando continuamente l´acetilcolina che viene, poi, subito risintetizzata e immagazzinata, tramite un meccanismo di trasporto attivo per mezzo di una proteina trasportatrice specifica, all´interno di vescicole sinaptiche colinergiche di stoccaggio. All´interno di tali vescicole citosoliche l´acetilcolina viene trasportata verso la regione presinaptica del neurone (bottone sinaptico) dove rimane in attesa del segnale ionico (ioni calcio) di rilascio per svolgere il proprio ruolo di neurotrasmettitore. L´acetilcolina normalmente viene rilasciata nello spazio sinaptico grazie ad un potenziale d´azione che percorrendo l´assone del neurone, a livello della terminazione ultima dell´arborizzazione finale dell´assone, determina l´apertura di canali ionici voltaggio-dipendenti: i canali del calcio. Gli ioni calcio presenti nello spazio sinaptico penetrano all´interno del bottone sinaptico e avviano il processo di rilascio dell´acetilcolina nello spazio sinaptico dove essa agisce su dei recettori specifici (ACh-receptors). Nella placca motoria essi sono localizzati sulla membrana cellulare post-sinaptica della fibrocellula muscolare, che sono di due tipi: nicotinico e muscarinico. Interagendo con gli ACh-receptors il neurotrasmettitore realizza i suoi effetti determinando a livello postsinaptico l´apertura di canali ionici sodio-potassio attraverso cui penetrano gli ioni sodio nella fibrocellula muscolare che, così, danno inizio alla contrazione muscolare. Subito dopo, l´aceticolina viene idrolizzato dall´acetil-colinesterasi. Inibendo il rilascio dell´acetilcolina la tossina botulinica interferisce con l´impulso nervoso e determina una paralisi flaccida dei muscoli caratteristica, in contrapposizione con la paralisi spastica osservata nel tetano. La tossina botulinica è, in effetti, un vero e proprio miorilassante. Affrontiamo ora la biochimica, della tossina botulinica di tipo A. Si tratta di un polipeptide a catena doppia, costituita da una catena pesante e da una catena leggera. La prima ha un peso molecolare pari a 100 KDa mentre la seconda ha un peso molecolare pari a 50 KDa. La catena pesante è legata alla catena leggera tramite ponti di solfuro. È stato accertato che le due catene che costituiscono l´organizzazione molecolare della tossina botulinica svolgono funzioni diverse. La catena pesante si lega a un recettore presente sulla membrana cellulare del bottone sinaptico, il recettore SV2, e inizia una invaginazione della membrana stessa e quindi il cosiddetto fenomeno dell´endocitosi, grazie al quale la tossina botulinica penetra all´interno del bottone sinaptico.
La catena pesante funziona come una sorta di trasportatore della catena leggera. Una volta penetrata all´interno del bottone sinaptico la tossina botulinica libera la catena leggera che può svolgere la sua funzione di proteasi capace di idrolizzare le proteine del complesso SNARE (SNAP-25, sintaxina, sinaptobrevina) della giunzione neuromuscolare impedendo il rilascio dell´acetilcolina dalle vescicole sinaptiche. Le proteine del complesso SNARE svolgono, a livello di placca motrice, un ruolo determinante per il rilascio dell´acetilcolina perché favoriscono la fusione tra la membrana delle vescicole sinaptiche in cui si trova immagazzinata l´acetilcolina e la membrana del bottone sinaptico. La proteina che viene idrolizzata è la SNAP-25 e in tal modo è resa impossibile la fusione tra la membrana delle vescicole sinaptiche in cui è stipata l´acetilcolina e la membrana del bottone sinaptico ed è per questo motivo finale che l´acetilcolina non può essere rilasciata nello spazio sinaptico della placca motrice e si viene a determinare la caratteristica paralisi flaccida dei muscoli trattati.