Studio del ruolo di TDP-43 nell’attivazione della microglia in vitro

La sclerosi laterale amiotrofica (SLA) è una malattia neurodegenerativa che colpisce i motoneuroni portando alla paralisi e alla morte. L’eziologia della SLA rimane per lo più sconosciuta, ma il 10-20% dei casi è dovuto a cause genetiche.

Dopo l’identificazione del gene che codifica per la Cu-Zn superossido dismutasi (SOD1) (Rosen et al., Nature 1993, 362, 59), più di 20 geni sono stati identificati come coinvolti nella patologia (Corcia et al., Rev Neurol 2017, 173, 254). Tra questi, particolarmente interessante è il gene che codifica per la TAR DNA-binding protein-43 (TDP-43), in quanto aggregati proteici contenenti questa proteina sono presenti anche in forme sporadiche di SLA (Sreedharan et al., Science 2008, 319, 1668). Come le mutazioni di questa proteina, presente in tutte le cellule, possano determinare la selettiva degenerazione dei motoneuroni è ancora ignoto.

Recentemente, per la SLA è stato proposto un meccanismo “non-cell autonomous”, in cui cellule gliali, soprattutto la microglia, sarebbero implicate nella morte dei motoneuroni in quanto direttamente responsabili dell’innesco di meccanismi neurodegenerativi o in seguito alla perdita della loro funzione neuroprotettiva. Fisiologicamente, infatti, la microglia svolge un ruolo neuroprotettivo e neurotrofico essenziale, che cambia durante gli stati patologici ed infiammatori (Polazzi & Monti, Prog Neurobiol. 2010, 92, 293); in particolare, nel decorso della SLA, la microglia assume diversi fenotipi attivati, diventando prima M2, cioè neuroprotettiva, e successivamente M1, cioè neurotossica, però non è ancora chiaro cosa determini questo cambiamento fenotipico (Henkel et al., J Neuroimmune Pharmacol. 2009, 4, 389). Recentemente, utilizzando colture primarie di microglia di ratto che sovraesprime la SOD1 con mutazioni legate alla SLA familiare, abbiamo osservato che la microglia accumula a livello intracellulare la proteina mutante, cosa che non accade con quella wild-type che viene rilasciata, determinando un blocco del flusso autofagico e la conseguente attivazione della microglia, che assume il fenotipo M1, neurotossico; questo effetto viene revertito dalla somministrazione di un attivatore dell’autofagia, cioè il trealosio (Massenzio et al., sottomesso per la pubblicazione).

Poiché è ormai accertato che la disfunzione dell’autofagia sia coinvolta nella SLA, anche in relazione a TDP-43, non è stato ancora chiarito come ciò influisca sull’attivazione della microglia e la conseguente neuroinfiammazione.

All’IRCCS (Istituto per le Scienze Neurologiche) di Bologna proponiamo di studiare il ruolo di TDP-43 nell’autofagia e attivazione della microglia in modelli in vitro.

In particolar modo, colture primarie di microglia di ratto verranno trasfettate con plasmidi per sovraesprimere TDP-43 wild-type, come controllo, oppure TDP-43 Q331K (mutazione legata alla ALS familiare) oppure TDP-43 F4 (forma aggregata di TDP-43).

Su queste cellule, verranno poi valutati:

  1. il rilascio e/o accumulo intracellulare della proteina;
  2. la presenza di aggregati proteici;
  3. il flusso autofagico mediante l’utilizzo di specifici marcatori;
  4. l’attivazione gliale attraverso la valutazione di marcatori della microglia M2 e M1;
  5. l’effetto neurotossico e/o neuroprotettivo su colture primarie neuronali in condizioni fisiologiche o patologiche (eccitotossicità da glutammato).

Riteniamo comunque che gli studi qui proposti, focalizzandosi sul ruolo di TDP-43 nell’attivazione della microglia, potranno esser d’aiuto per chiarire il ruolo della microglia nella neuroinfiammazione legata alla SLA, ma soprattutto permetteranno di identificare nuovi potenziali bersagli per i trattamenti terapeutici di questa devastante neuropatologia.

Puoi sostenere questo progetto di ricerca sulla SLA, scegliendo uno dei regali di Natale della Fondazione Il Bene.

 

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