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La malattia di Alzheimer (AD) e la sclerosi laterale amiotrofica (ALS) rappresentano due patologie neurodegenerative che sono, ad oggi, tra le maggiori cause di morbilità e di disabilità. In particolare, l’AD è il tipo più diffuso di demenza ed è caratterizzata sia da forme sporadiche che familiari ad insorgenza precoce. La maggior parte dei casi di malattia familiare di Alzheimer (FAD) sono associati a mutazioni autosomiche dominanti nei geni che codificano per la proteina precursore dell'amiloide (APP), per la presenilina 1 (PSEN1) e per la presenilina 2, implicati nel fisiologico processo di sintesi e proteolisi delle β-amiloidi (Aβ). Queste mutazioni comportano un’aumentata processazione dell’APP, con conseguente deposizione e aggregazione extracellulare di Aβ, le principali costituenti delle cosiddette placche amiloidi.
Un altro elemento patogenetico è rappresentato dai grovigli neurofibrillari intraneuronali, che si vengono a formare in seguito a meccanismi di iperfosforilazione della proteina associata ai microtubuli tau. Tutti questi elementi, nell'insieme, contribuiscono in modo significativo all’alterazione del metabolismo cellulare a livello neuronale, provocando infiammazione, stress ossidativo, citotossicità, morte neuronale e declino cognitivo associato. Questa condizione viene riprodotta nel modello murino transgenico 5xFAD che presenta cinque mutazioni specifiche, di cui tre nel gene umano dell’APP e due nel gene umano della PSEN1, che comportano un’insorgenza più rapida della malattia.
La ALS, invece, rappresenta una malattia neurodegenerativa progressiva e potenzialmente fatale, caratterizzata da atrofia muscolare neurogena e paralisi dovute alla perdita dei motoneuroni corticali e spinali. Una delle cause alla base della sua patogenesi è rappresentata da mutazioni autosomiche dominanti nel gene della superossido dismutasi 1 (SOD1), che codifica per un importante enzima antiossidante cellulare. Per studiare le caratteristiche di questa patologia è stato selezionato il modello murino transgenico SOD1G93A che esprime una forma mutante del gene umano. Questa condizione comporta un fenotipo simile a quello dell’uomo con degenerazione progressiva dei motoneuroni associata a morte neuronale, gliosi e accumulo di proteine mal ripiegate e ubiquitinate. Quest'ultimo processo, in particolare, sembrerebbe essere legato alla presenza di prodotti proteici SOD1 anomali, caratterizzati da una struttura instabile, perdita della funzione enzimatica e proni alla formazione di aggregati insolubili che risultano in condizioni di stress ossidativo e neurotossicità a livello di motoneuroni e cellule gliali.
Lo scopo di questa tesi è quello di caratterizzare le principali alterazioni strutturali, funzionali e molecolari a livello retinico in questi modelli murini, in linea con l’obiettivo finale di elaborare una terapia genica a RNA, che possa permettere di intervenire contro la neurodegenerazione in modelli animali di note patologie. In questo contesto, la retina viene utilizzata come modello di sistema nervoso centrale trattandosi, a tutti gli effetti, di una porzione integrale ma dislocata, e perciò di più facile accesso. Gli animali sono stati valutati periodicamente tramite elettroretinogramma e tomografia a coerenza ottica, al fine di evidenziare alterazioni funzionali e strutturali retiniche e poter così seguire il declino nel tempo. Allo stesso modo, sono state condotte analisi molecolari tramite Western Blot al fine di valutare l’espressione proteica dei principali marker associati a stress ossidativo, quali il fattore di trascrizione nucleare eritroide-2 (Nrf-2), la eme-ossigenasi 1 (HO-1), la NADPH chinone ossidoreduttasi, e del marker di disfunzione mitocondriale citocromo c (Cyt-c). Infine, sono stati analizzati anche i livelli di alcune proteine che risultano maggiormente espresse in condizioni di neuroinfiammazione come la proteina fibrillare acida della glia (GFAP), la molecola 1 dell'adattatore legante il calcio ionizzato (IBA-1), il fattore nucleare κB (NF-κB) e la sua forma fosforilata (pNF-κB).
A conclusione di questo elaborato di tesi, si riscontra la presenza di alterazioni funzionali, strutturali e molecolari nel modello 5xFAD già a partire dai 6 mesi e alterazioni funzionali e molecolari nel modello SOD1 a 90 giorni di età. Nel complesso, questi risultati sottolineano come l’indagine retinica rappresenti un approccio valido per la valutazione di processi patologici e alterazioni associati a malattie neurodegenerative, anche a tempi precoci. Questo elemento si rivela essenziale per la successiva applicazione nell’ambito della sperimentazione di nuove terapie.