BETA-GLUCOCEREBROSIDASE MEDIATES MICROGLIAL NEUROPROTECTIVE FUNCTIONS: A POSSIBLE LINK BETWEEN PARKINSON'S AND GAUCHER'S DISEASES
Creators: name: BRUNIALTI, ELECTRA ATHENA SALOME'
Publisher: name: Universit� degli Studi di Milano
Year: 2021

description: La degenerazione dopaminergica che caratterizza il morbo di Parkinson antecede la manifestazione dei segni clinici. Identificare gli eventi molecolari responsabili dell'insorgenza della malattia di Parkinson rappresenta un traguardo fondamentale sia per poter sviluppare marcatori diagnostici che trattamenti preventivi; tuttavia, lo studio della patogenesi � limitato dalla carenza di modelli appropriati e dalla difficolt� di studiare la malattia umana che evolve lungo un arco temporale di decenni. Le indicazioni che provengono dall?analisi dei fattori di rischio, sono in questo contesto fondamentali per comprendere l?eziopatogenesi. Tra di esse, particolarmente rilevanti sono le mutazioni nel gene GBA1, che codifica per l'enzima lisosomiale ?-glucocerebrosidasi (GCasi), essendo considerate il maggiore fattore di rischio per lo sviluppo della malattia di Parkinson; questa proteina risulta essere fondamentale anche per la malattia di Gaucher, in quanto individui portatori di mutazioni in omozigosi sviluppano tale patologia che, in un sottogruppo di pazienti, � caratterizzata anche dalla presenza di neurodegenerazione. Le mutazioni in tale gene sono quindi considerate al crocevia di due malattie; nel caso della malattia di Gaucher l?alterazione dell?attivit� della GCasi induce nei macrofagi un disturbo lisosomiale considerato il segno distintivo della malattia; nel morbo di Parkinson, invece, si pensa che il difetto enzimatico produca i suoi effetti negativi soprattutto sulla componente neuronale. Allo scopo di studiare gli eventi molecolari caratterizzanti l?incipit della malattia di Parkinson, durante il corso di Dottorato, ho generato sistemi reporter innovativi che permettono di misurare la modulazione di segnali neuroprotettivi in colture cellulari e in vivo, nel cervello di modelli animali, rappresentativi delle fasi prodromiche della malattia di Parkinson, attraverso approcci basati sull?imaging ottico. In particolare, lo studio si � concentrato sul fattore di trascrizione nucleare eritroide-2 (NRF2), che regola la risposta citoprotettiva allo stress ossidativo e agli xenobiotici, e sul fattore di trascrizione EB (TFEB), il principale regolatore delle vie autofagiche e lisosomiali, poich� � noto che la loro deregolazione pu� comportare danno cellulare. Attraverso l?imaging ottico, esperimenti di immunocitochimica ed immunoistochimica ho dimostrato che nella linea di neuroblastoma dopaminergico SK-N-BE e nell?area celebrale murina corrispondente alla substantia nigra par compacta l'attivazione di Nrf2, ma non quella di Tfeb, precede la neurodegenerazione dopaminergica indotta dalla neurotossina MPP+. Lo studio � stato quindi focalizzato sulla dinamica di attivazione del fattore Nrf2 durante le fasi iniziali del processo neurodegenerativo indotto dall?inibizione dell?enzima GCasi, un evento che, come citato sopra, rappresenta il principale fattore di rischio di contrarre la malattia di Parkinson. Gli esperimenti condotti su linee immortalizzate, su cellule primarie e modelli murini hanno permesso di identificare un nuovo meccanismo di comunicazione tra la microglia ed il neurone, basato sul contatto diretto tra le due tipologie cellulari che avviene attraverso strutture actina-dipendenti presenti nella microglia e che richiede un metabolismo energetico cellulare funzionale. Sorprendentemente, l'inibizione farmacologica della GCasi microgliale � sufficiente per interferire con la capacit� della microglia di stimolare una comunicazione neuroprotettiva attraverso l?induzione del segnale NRF2. Lo studio ha infine fornito evidenze che tale disfunzione indotta dall?inibizione della GCasi potrebbe essere ripristinata attraverso un effetto compensatorio sul metabolismo energetico, suggerendo una nuova strategia terapeutica preventiva per la malattia di Parkinson. In conclusione, la mia tesi ha dimostrato che i sistemi reporter sviluppati possono essere strumenti utili per lo studio della dinamica di segnali neuroprotettivi; questa tecnologia � stata sviluppata in particolare per quantificare la risposta allo stress ossidativo e delle vie autofagico/lisosomiali. In particolare, l?applicazione di tali sistemi ha permesso di dimostrare che l'inibizione della GCasi altera la comunicazione citoprotettiva microglia/neurone, aumentando la suscettibilit� dei neuroni agli insulti neurotossici. In tal modo abbiamo identificato un nuovo meccanismo che potrebbe spiegare l'aumentato rischio di neurodegenerazione osservato nei portatori di mutazioni GBA1 fornendo un nuovo potenziale bersaglio per possibili strategie terapeutiche preventive.