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Tesi etd-07012016-150227


Thesis type
Tesi di specializzazione (5 anni)
Author
STOCCORO, ANDREA
URN
etd-07012016-150227
Title
Analisi di metilazione gene specifica in pazienti affetti da malattia di Alzheimer
Struttura
RICERCA TRASLAZIONALE E DELLE NUOVE TECNOLOGIE IN MEDICINA E CHIRURGIA
Corso di studi
PATOLOGIA CLINICA
Commissione
relatore Prof.ssa Migliore, Lucia
Parole chiave
  • metilazione del DNA
  • Malattia di Alzheimer
  • danno al DNA
  • epigenetica
  • metabolismo dei folati
Data inizio appello
19/07/2016;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
La malattia di Alzheimer (MA) è una malattia neurodegenerativa che rappresenta da sola circa i due terzi di tutte le forme di demenza. La MA è caratterizzata clinicamente da un progressivo deterioramento delle funzioni cognitive e da atrofia cerebrale che si localizza prevalentemente a livello della neocorteccia. A livello microscopico, il cervello di un individuo affetto è caratterizzato dalla presenza extracellulare di placche senili, costituite da un eccessivo deposito del peptide β-amiloide, che deriva dal taglio proteolitico della proteina precursore dell’amiloide (APP), ad opera degli enzimi β-secretasi (BACE1) e γ-secretasi. Inoltre si riscontra la presenza di grovigli neurofibrillari intracellulari, dovuti all’iperfosforilazione della proteina tau.<br>Circa l’1-5% dei casi della malattia è riconducibile a mutazioni causative a carico dei geni PSEN1, PSEN2 (codificanti per componenti della γ-secretasi) e APP (codificante la proteina APP), mentre nella maggior parte dei casi si manifesta in maniera sporadica, verosimilmente in seguito all’interazione di fattori di suscettibilità genetici, il più noto dei quali è l’APOε4, e fattori di origine ambientale, come lo stile di vita, l’alimentazione e l’esposizione ad inquinanti. In particolare sempre più studi hanno mostrato come un deficit di acido folico con compromissione del ciclo dei folati, fondamentale per la sintesi di importanti composti cellulari e per la metilazione di DNA e altre macromolecole, sia associato ad un aumentato rischio di sviluppare la MA. I fattori ambientali promuoverebbero infiammazione e stress ossidativo in grado di indurre danno al DNA e compromissione dei meccanismi per la sua riparazione. Sempre più studi hanno inoltre evidenziato che diversi fattori ambientali sono in grado di indurre alterazioni epigenetiche in grado di contribuire allo sviluppo della MA; in particolare, alterazioni della metilazione del DNA sono state osservate sia a livello di tessuto cerebrale post-mortem che in cellule di sangue periferico di individui con MA. <br>Nel presente lavoro di tesi sono stati ricercati possibili marcatori epigenetici periferici in soggetti affetti da MA. A tale scopo sono stati condotti due studi. In un primo studio (studio 1) sono stati valutati i livelli di metilazione di geni coinvolti nel processamento del peptide β-amiloide (PSEN1 e BACE1), nella metilazione del DNA (DNMT1, DNMT3A e DNMT3B) e nel metabolismo dei folati (MTHFR) mediante la tecnica Methylation-Sensitive High Resolution Melting (MS-HRM) e i valori ottenuti sono stati correlati con fattori di rischio per la MA, come l’età, il sesso, biomarcatori del ciclo dei folati, quali l’omocisteina, folati e vitamina B12 e presenza del genotipo APOE ε4. Inoltre in un sottogruppo di questi individui sono state analizzate le forze di connessione tra le variabili analizzate mediante l’applicazione di reti neurali artificiali (ANN). Dato che è ben noto che nel cervello e nei tessuti periferici di individui con MA vi è sia un aumentato danno al DNA che una alterazione dei meccanismi della sua riparazione, in un secondo studio (studio 2) sono stati valutati i livelli di metilazione di 25 geni che codificano per proteine coinvolte nella riparazione del DNA, mediante la MS-HRM e mediante un array di metilazione. <br>Tutti i geni analizzati nello studio 1 sono risultati essere ipometilati, con un livello di metilazione inferiore al 5%, tranne il gene MTHFR che ha mostrato dei livelli di metilazione compresi tra il 5 e il 75%. Nessuna differenza significativa nei livelli di metilazione dei geni analizzati è stata osservata tra i pazienti e i controlli. Inoltre, l’elaborazione dei risultati mediante l’applicazione delle ANN ha evidenziato interessanti correlazioni tra i livelli di metilazione dei geni PSEN1, BACE1, MTHFR e delle DNMT e i livelli plasmatici di omocisteina, folati e vitamina B12. <br>Nello studio 2 sia la MS-HRM che l’array di metilazione hanno mostrato che tutti i geni coinvolti nella riparazione del DNA analizzati sono altamente ipometilati sia nei pazienti con MA che nei controlli, e non è stata evidenziata nessuna differenza tra i due gruppi in esame. <br>In conclusione, dal momento che non sono state osservate differenze tra i pazienti e i controlli, l’analisi di metilazione dei geni investigati non sembrerebbe essere un utile biomarker nella discriminazione tra pazienti e controlli. Tuttavia, nel loro insieme i risultati ottenuti suggeriscono che c’è una stretta correlazione tra i livelli di metilazione dei geni analizzati a livello del sangue periferico e i livelli plasmatici di omocisteina, folati e vitamina B12, noti biomarcatori associati alla MA.<br>
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