Progetto di ricerca “Studio delle cause dei difetti di comunicazioni fra le cellule nervose in pazienti con la Sindrome di Rett”

Questo studio ha come obiettivo la comprensione delle cause e le modalità che portano al malfunzionamento di piccole strutture, spine dendritiche, distribuite sui neuroni proprio nelle regioni (sinapsi) in cui le cellule nervose si avvicinano per comunicare tra di loro.
Nella Sindrome di Rett questo malfunzionamento ha una fase reversibile ed una irreversibile.
In particolare l’obiettivo della ricerca è analizzare la relazione di specifici gruppi di molecole che, alterandosi per l’assenza della proteina MeCP2, la causa genetica della Sindrome di Rett, sarebbero responsabili del passaggio tra la fase reversibile e quella irreversibile. Questo ci potrebbe permettere di bloccare la progressione dalla fase reversibile a quella irreversibile della malattia.

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.
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. Vogliamo analizzare le sinapsi dei neuroni dei topi Rett e verificare se sia possibile arrestare o rallentare il deterioramento cognitivo che avviene nella malattia.
Lo studio che proponiamo 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. In particolare vogliamo studiare in questi topi la disfunzione delle sinapsi e scoprire le cascate molecolari che governano questo primo meccanismo, correlandolo alla sindrome di Rett. In particolare, 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.
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.
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. Vogliamo analizzare le sinapsi dei neuroni dei topi Rett e verificare se sia possibile arrestare o rallentare il deterioramento cognitivo che avviene nella malattia.
Lo studio che proponiamo 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. In particolare vogliamo studiare in questi topi la disfunzione delle sinapsi e scoprire le cascate molecolari che governano questo primo meccanismo, correlandolo alla sindrome di Rett. In particolare, 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.
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.
Proponiamo pertanto di studiare i primi eventi disfunzione sinaptica nei cervelli dei topi Rett con metodi di biochimica, biologia molecolare e genetica, al fine di determinare una correlazione fra l’inizio del malfunzionamento sinaptico e le due proteine JNK e MeCP2.
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.