Recenti esperimenti con modelli animali hanno dimostrato come le principali cellule nervose, i neuroni, ed in particolare strutture specifiche di queste cellule, chiamate “spine dendritiche”, localizzate a livello della regione in cui i neuroni entrano in contatto tra di loro per comunicare (formando le strutture chiamate sinapsi), siano in grado di modificarsi mano a mano che l’individuo apprende e vive delle esperienze, fenomeno conosciuto come plasticità neuronale. alla base dei processi di apprendimento, memoria e del normale funzionamento del cervello umano c’è la capacità di queste strutture, le spine dendritiche, di rispondere ed adattarsi agli stimoli esterni.
l’analisi dei modelli animali disponibili per studiare la sindrome di rett ha indicato che alterati livelli di meCP2 producono importanti cambiamenti a livello delle cellule nervose del cervello.
nei topi rett si evidenziano nei neuroni difetti morfologici delle spine dendritiche, nonché alterazioni nella trasmissione e plasticità sinaptica, in altre parole le spine appaiono poco mobili e poco funzionanti (landi et al, 2011). quindi, secondo le conoscenze più recenti, la mancanza della proteina meCP2 potrebbe avere come primo sintomo patologico un’alterazione nella formazione di queste speciali strutture in una fase molto precoce della malattia.
la conoscenza dei processi che avvengono all’interno dei neuroni ammalati e l’identificazione delle molecole coinvolte nella disfunzione sinaptica permetterebbe di bloccare la progressione dalla degenerazione delle sinapsi ed aprire la strada ad applicazioni di tipo terapeutico.
Ci sono prove sperimentali che nelle malattie neurodegenerative, più diffuse e quindi anche più studiate, la disfunzione delle sinapsi appaia come un processo dinamico, con una fase iniziale reversibile durante la quale la funzione sinaptica diminuisce, per progredire, successivamente, verso una fase irreversibile che porta alla morte del contatto sinaptico fra neuroni.
lo studio proposto ha come obiettivo la comprensione delle cause e delle modalità che portano alla degenerazione delle spine in un modello di topo rett mancante della proteina meCP2.
si effettueranno in parallelo studi: a) “in vitro” su colture cellulari di derivazione umana normali e con mutazioni presenti nelle pazienti e b) in uno o più modelli di topo che portino un’alterazione nella proteina meCP2 e manifestino la sindrome di rett. in particolare si vuole studiare la disfunzione delle sinapsi e scoprire le cascate molecolari che governano questo primo meccanismo, correlandolo alla sindrome di rett. Verrà analizzata l’attivazione delle vie intracellulari di trasduzione del segnale e la presenza di alterazioni nell’espressione di specifici geni e nella sintesi proteica, per identificare i processi patologici coinvolti quindi nei meccanismi che portano allo sviluppo della malattia. saranno studiate le sinapsi dei neuroni del topo con sindrome di rett per poter verificare se sia possibile arrestare o rallentare il deterioramento cognitivo che avviene nella malattia.
la conoscenza dei processi che avvengono all’interno dei neuroni ammalati e le molecole coinvolte nella disfunzione sinaptica permetterebbe di bloccare la progressione dalla degenerazione delle sinapsi ed aprire la strada ad applicazioni di tipo terapeutico
recenti studi eseguiti presso l’istituto mario negri hanno dimostrato che la proteina sinaptica JnK gioca un ruolo importante nel mantenimento dell’integrità sinaptica, dimostrando la sua azione preventiva nello sviluppo dell’alzheimer.
si propone pertanto di studiare i primi eventi disfunzione sinaptica nei cervelli dei topi rett con metodi di biochimica, biologia molecolare e genetica, al fine di indagare una correlazione fra l’inizio del malfunzionamento sinaptico e le due proteine JnK e meCP2. Gli studi su cellule di derivazione umana, che si svolgeranno presso l’istituto auxologico italiano, verificheranno a) la possibile interazione tra le molecole del pathway di JnKs ed i geni meCP2 e CdKl5 ed b) il ruolo di meCP2 nella regolazione dell’espressione di tali proteine e/o viceversa il ruolo di meCP2 come target delle serine treonin chinasi JnKs. Gli esperimenti contribuiranno i) a far luce sulle interazioni tra le molecole JunK, meCP2 e JunK e CdKl5 nei tessuti umani di soggetti sani e di individui rett, prerequisito importante per l’eventuale passaggio al trial clinico sulle bambine, ii) alla comprensione dei risultati del trial preclinico sul modello animale eseguito presso l’istituto mario negri.
infine, se verrà dimostrata nella sindrome di rett l’importanza di JnK nella patogenesi della malattia, sarà studiato l’effetto di d-JnKi1 (mario negri) per verificare in studi preclinici la possibilità di prevenire la perdita delle sinapsi nei topi rett e bloccare i sintomi della malattia.
