Meccanismi Molecolari di Neurodegenerazione


Delio1 (Calissano) (sml)
La rimozione di NGF dal mezzo di coltura di neuroni ippocampali provoca una evidente formazione di numerose varicosità, anti-Aβ 1-17 positive, dopo appena 6h (aNGF, pannello inferiore)

Delio2 (Calissano) (sml)
Immunocolorazione con anticorpi anti-APP (porzione C-terminale). Già dopo 30 minuti è evidente un massiccio processamento (enzimatico) della APP.

Gli elementi neuropatologici caratteristici del morbo di Alzheimer sono rappresentati dalla formazione intracellulare di agglomerati neuro fibrillari (NFT) e dalla crescita di placche senili (SP) extracellulari. La formazione di queste strutture è dovuta essenzialmente all´alterazione del comportamento (proprietà biologiche) di due proteine note come Tau e precursore dell´Amiloide (APP) causata da modificazioni biochimiche nei processamenti post-traduzionali.

Una ipotesi, largamente accettata dalla comunità scientifica, asserisce che un processamento in qualche modo imperfetto della APP porta alla attivazione della cosiddetta via amiloidogenica.
Questo fenomeno, a sua volta, dà inizio ad una cascata di eventi che portano alla eccessiva produzione intracellulare di peptidi 1-40 e 1-42 e al loro conseguente rilascio nello spazio extracellulare. I peptidi (in modo particolare l´1-42) tendono a formare aggregati che concorrono alla eventuale formazione delle placche senili ed esercitano una manifesta azione tossica sui neuroni circostanti.
Come conseguenza di queste alterazioni nel processamento delle proteine si ha una iper fosforilazione di Tau che può causare un eventuale collasso dei microtubuli destabilizzando quindi tutti quegli eventi intracellulari rigorosamente dipendenti dalle loro proprietà.
In accordo con l´ipotesi il risultato finale di questa "cascata" di eventi è rappresentato dalla formazione di agglomerati neuro fibrillari (NFT) ed eventualmente dalla morte neuronale.
Il nostro gruppo di ricerca ha ipotizzato che almeno una parte degli eventi molecolari sopradescritti è la conseguenza di una attivazione impropria della via apoptotica in specifiche e strategiche popolazioni neuronali come quelle presenti, ad esempio, nella corteccia cerebrale e nell´ippocampo.
Questa nostra ipotesi è stata verificata in vitro utilizzando colture primarie di cellule neuronali provenienti da aree del SNC quali cervelletto, corteccia e ippocampo ed anche usando colture di cellule PC12, una linea clonale che in presenza di NGF arresta la proliferazione ed acquisisce un fenotipo neuronale.

In effetti l´insieme degli esperimenti condotti su questi modelli cellulari ha dimostrato che l´induzione del fenomeno apoptotico è accompagnato dalla rilevante cascata di eventi molecolari descritti.
In particolare in colture ippocampali abbiamo dimostrato che un deficit nel rifornimento di NGF o di BDNF (neurotrofine) porta ad un notevole incremento delle quantità di proteine APP, PS1, beta e gamma secretasi e ad un contemporaneo aumento di Aß, sia nel comparto intracellulare che rilasciate nel mezzo di coltura: il tutto è accompagnato da evidente morte cellulare.
L´inibizione della produzione di Aß, possibile utilizzando inibitori specifici per la beta e la gamma secretasi oppure anticorpi contro Aß, impedisce la morte cellulare.
La somministrazione di Aß alle colture ippocampali produce eventi simili a quelli indotti dalla rimozione delle neurotrofine NGF e BDNF: questo ci suggerisce che un deficit nel rifornimento di una delle due neurotrofine attiva una specie di circuito tossico dove l´Aß rilasciata nel mezzo contribuisce ad aggravare lo stato di salute (sopravvivenza) cellulare.
I nostri risultati sperimentali dimostrano quindi l´esistenza di uno stretto legame tra l´interruzione dei segnali neurotrofici e l´attivazione della via amiloidogenica.
A questi risultati si sono aggiunti anche altri che dimostrano come l´espressione massiccia del frammento di Tau NH2 26-230aa, che è stato dimostrato formarsi durante il corso dell´apoptosi neuronale, porta con sé, nelle colture primarie, un potente effetto neurotossico.
Questo peptide, derivato per taglio enzimatico della parte N-terminale di Tau, è stato anche identificato in vivo in un modello sperimentale di neurodegenerazione progressiva, molto simile al morbo di Alzheimer, e la sua espressione ha trovato un valido legame nell´aumento dell´attività enzimatica associata alle caspasi.

Attualmente siamo impegnati nel proseguimento di questi studi e nella progettazione di nuove attività sperimentali sempre rivolte alla comprensione dei meccanismi molecolari di neurodegenerazione.

 



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