• inhibitory circuit
• temporal lobe epilepsy
• X-linked intellectual disability

Durante il tirocinio di tesi ho analizzato la suscettibilità alle crisi epilettiche e la circuiteria inibitoria dell’ippocampo funzionale in un modello murino di disabilità intellettiva, in particolare in topi knock out (KO) per il gene codificante l’oligofrenina-1 (OPHN-1).
Con l’espressione “disabilità intellettiva” si indica un complesso disturbo del sistema nervoso centrale caratterizzato da deficit cognitivi spesso accompagnati da fenomeni epilettici e la cui patogenesi è ancora largamente sconosciuta. È stato tuttavia stabilito un contributo genetico e tra le possibili cause la più frequente è la forma X-linked, così definita in quanto legata a mutazioni di geni localizzati sul cromosoma X. Tra i geni convolti in questo tipo di patologia vi è l’oligofrenina-1 che codifica per una proteina appartenente alla famiglia delle Rho GTPasi activating protein (GAP).) Mutazioni a carico di questo gene sono state osservate in pazienti che mostravano anche l’insorgenza di fenomeni epilettici, ma la relazione tra disalbilità intellettiva e ipereccitabilità resta ancora da investigare.
L’OPHN-1 viene espressa in maniera ubiquitaria sia durante lo sviluppo che in età adulta. A livello cellulare, OPHN-1 è espressa sia nelle cellule gliali che in quelle neuronali dove interagisce con l’actina svolgendo quindi un importante ruolo nei fenomeni di maturazione morfologica e migrazione cellulare (crescita assonale e sviluppo delle arborizzazioni dendritiche). Inoltre, OPHN-1 mostra una localizzazione sia pre che post sinaptica e risulta quindi essere coinvolta nella formazione delle sinapsi e nei processi di trasmissione sinaptica eccitatoria ed inibitoria. I topi OPHN-1 KO mostrano alterazioni nella memoria spaziale e nel comportamento sociale e presentano un fenotipo immaturo delle spine dendritiche dei neuroni piramidali dell’area CA1 dell’ippocampo associato ad un’alterata trasmissione sinaptica, sia eccitatoria che inibitoria.
Per lo studio della circuiteria inibitoria dell’ippocampo, abbiamo inizialmente registrato l’attività spontanea dell’ippocampo in vivo (potenziali locali di campo) mediante l’impianto cronico di elettrodi bipolari. I potenziali di campo sono stati registrati un’ora al giorno, per 3 giorni consecutivi al termine dei quali sono stati analizzati prendendo in considerazione diversi parametri, quali la frequenza di crisi, il tempo speso in crisi, la durata media delle crisi e infine la frequenza delle punte interictali. Dai risultati si evidenzia una maggiore ipereccitabilità della circuiteria ippocampale dei topi KO rispetto ai wild type (WT), e soprattutto la presenza di crisi spontanee. Successivamente abbiamo effettuato esperimenti di immunoistochimica per analizzare diversi tipi di interneuroni GABAergici. In particolare, dalle conte stereologiche di interneuroni NPY, parvalbumina (PV) e somatostatina (SOM) positivi nella regione dell’ilo dell’ippocampo, è emerso che i topi OPHN-1 KO presentano un minor numero di cellule NPY-positive. Sono stati analizzati anche i bottoni sinaptici PV, evidenziando un aumento nei topi KO. Inoltre, per studiare la suscettibilità alle crisi, abbiamo utilizzato il modello dell’epilessia del lobo temporale indotta mediante somministrazione intraperitoneale di kainato (KA, agonista dei recettori kainato glutammatergici). I topi sono stati poi osservati per le due ore successive all’iniezione assegnando ogni dieci minuti un punteggio che varia da 0 a 7 in base al tipo di attività mostrata (0: attività normale, 4: crisi motorie limbiche, 7: morte) e anche in questo caso i KO sono risultati più suscettibili alle crisi rispetto ai WT. Due settimane dopo l’iniezione di KA, abbiamo poi analizzato i cambiamenti anatomici conseguenti alle crisi indotte e abbiamo messo in evidenza come la maggiore suscettibilità sia associata a un maggior danno nei KO, in termine di morte di interneuroni (PV, SOM e NPY) e sovra-espressione di NPY. I nostri risultati dimostrano che la perdita di funzione del gene oligofrenina-1 provoca alterazioni nella circuiteria inibitoria ippocampale e una suscettibilità alle crisi epilettiche.