GM1 OLIGOSACCHARIDE ACCOUNTS FOR GM1 ROLE IN ENHANCING NEURONAL DEVELOPMENT ACTING ON TRKA-MAPK PATHWAY
Creators: name: DI BIASE, ERIKA
Publisher: name: Universit� degli Studi di Milano
Year: 2019

description: Il ganglioside GM1 � un glicosfingolipide mono-sialilato presente nello strato esterno della membrana plasmatica cellulare ed � particolarmente abbondante nei neuroni. Numerosi studi in vitro e in vivo evidenziano il ruolo del GM1 non solo come componente strutturale ma anche come regolatore di diversi processi cellulari. Infatti, l'arricchimento di GM1 nei microdomini di membrana promuove il differenziamento e la protezione neuronale. Inoltre il contenuto di GM1 � essenziale per la sopravvivenza e il mantenimento dei neuroni. Nonostante vi siano numerose evidenze sugli effetti neuronotrofici mediati dal GM1, la conoscenza del meccanismo d'azione sottostante � scarsa. Recentemente, la catena oligosaccaridica del GM1 (oligoGM1) � stata identificata come responsabile delle propriet� neuritogeniche del ganglioside GM1 nelle cellule di neuroblastoma. Gli effetti mediati dall?oligoGM1 dipendono dal suo legame con il recettore specifico dell? NGF, il TrkA, determinando cos� l'attivazione della via TrkA-MAPK. In questo contesto, il mio lavoro di dottorato mirava a confermare il ruolo dell?oligoGM1, come componente bioattiva dell?intero ganglioside GM1, capace di stimolare i processi di differenziaziamento e maturazione dei neuroni granulari cerebellari di topo. Come prima cosa, abbiamo eseguito analisi morfologiche in time -course sui neuroni primari coltivati in presenza o in assenza dei gangliosidi GM1 o GD1a (il quale rappresenta il diretto precursore catabolico del GM1), somministrati esogenamente. Abbiamo osservato che entrambi i gangliosidi aumentavano l?aggregazione e l'arborizzazione dei neuroni. Dopo successiva somministrazione dei rispettivi oligosaccaridi, abbiamo osservato che solo l?oligoGM1 favoriva la migrazione dei neuroni, mentre l?oligoGD1a non induceva nessun effetto discriminante rispetto alle cellule controllo. Questo risultato suggerisce l'importanza della specifica struttura saccaridica del GM1 nella mediazione degli effetti neuronotrofici del ganglioside. Quindi abbiamo caratterizzato biochimicamente l'effetto mediato dall?oligoGM1 nei neuroni e abbiamo osservato un pi� elevato tasso di fosforilazione delle proteine FAK e Src, le quali rappresentano i regolatori intracellulari chiave della motilit� neuronale. Inoltre, in presenza dell? oligoGM1 i neuroni granulari cerebellari mostravano un aumento del livello di marcatori neuronali specifici (ad es. ?3-Tubulina, Tau, Neuroglicano C, Sinapsina), suggerendo uno stadio di maturazione pi� avanzato rispetto ai controlli. Inoltre, abbiamo scoperto che l'oligoGM1 accelera l'espressione del pattern di gangliosidi tipico dei neuroni maturi che � caratterizzato da alti livelli di gangliosidi complessi (cio� GM1, GD1a, GD1b e GT1b) e basso livello del ganglioside pi� semplice GM3. Per studiare il meccanismo d'azione dell'oligoGM1, abbiamo usato il suo derivato marcato con il trizio e abbiamo scoperto che l'oligoGM1 interagisce con la superficie cellulare senza entrare nelle cellule. Questa scoperta suggerisce la presenza di un bersaglio biologico sulla membrana plasmatica neuronale. � interessante notare che abbiamo riscontrato una precoce attivazione della via di segnalazione del TrkA associata alle MAP chinasi in seguito alla somministrazione dell?oligoGM1 nelle culture neuronali. Questo risultato suggerisce che questo evento rappresenti un punto di partenza degli effetti dell? oligoGM1 nei neuroni. I nostri dati rivelano che gli effetti del ganglioside GM1 sul differenziamento e la maturazione neuronale sono mediati dalla sua porzione di oligosaccaride. Infatti, l?oligoGM1 interagisce con la superficie cellulare, innescando cos� l'attivazione di processi biochimici intracellulari che sono responsabili della migrazione neuronale, dell'emissione dei dendriti e della crescita degli assoni. Nel complesso, i nostri risultati sottolineano l'importanza dell? oligoGM1 come un nuovo e promettente fattore neurotrofico.