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Tesi etd-08292014-110537


Thesis type
Tesi di dottorato di ricerca
Author
CHICO, LUCIA
URN
etd-08292014-110537
Title
“Studio di fattori di suscettibilità genetica, biomarcatori di stress ossidativo e valutazione degli effetti di un intervento di training cognitivo e fisico in pazienti con Decadimento Cognitivo”
Settore scientifico disciplinare
MED/26
Corso di studi
NEUROSCIENZE E SCIENZE ENDOCRINOMETABOLICHE
Commissione
tutor Prof. Siciliano, Gabriele
Parole chiave
  • fattori di suscettibilità genetica
  • Decadimento Cognitivo
  • stress ossidativo
Data inizio appello
09/09/2014;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
Le modificazioni cerebrali che accompagnano l’invecchiamento fisiologico e patologico si ripercuotono ine-vitabilmente sul funzionamento cognitivo; esiste una “soglia” che, se superata, induce il declino delle fun-zioni cognitive e il decadimento cognitivo diventa evidente. Considerando l’impatto del deterioramento cognitivo in termini sanitari e sociali nonché la mancanza di trattamenti farmacologici in grado di debellare le patologie associate alla demenza, diventa di primaria importanza individuare fattori di rischio o causali della malattia nonché delineare trattamenti terapeutici al fine di migliorare lo stile di vita degli individui più anziani, in modo da ritardare l’insorgenza del deterioramento cognitivo. Ad esempio, l’arricchimento ambientale è in grado di agire sui processi che regolano la plasticità neuronale prolungando il mantenimento delle funzioni cognitive nonostante la degenerazione neuronale che avviene in età avanzata. <br>Il disturbo soggettivo di memoria (SCI) e il decadimento cognitivo lieve (MCI) sono considerate patologie che aumentano il rischio di sviluppare demenza, soprattutto la malattia di Alzheimer (AD). È ormai ricono-sciuto che lo stress ossidativo giochi un ruolo importante nel decadimento cognitivo ed in particolar modo nell’AD, anche se è ancora da stabilire se esso rappresenti una causa o una conseguenza della malattia. L’equilibrio redox cellulare è modulato da diversi meccanismi tra cui il pathway del nuclear factor erythroid-derived2-like2 (NFE2L2 o Nrf2) che attiva la trascrizione degli enzimi antiossidanti. Sono stati identificati tre SNPs nel promotore del gene Nrf2, rispettivamente in posizione -653, -651 e -617, che possono inficiare la trascrizione del gene con conseguente riduzione della proteina. <br>Inoltre, è stato osservato che le isoforme E2 ed E3 dell’apolipoproteina E (ApoE) possiedono attività antiossidante; la presenza dell’isoforma E4, riconosciuta come un fattore di suscettibilità per l’AD, sembrerebbe, invece, incrementare lo stress ossidativo.<br>Lo scopo del presente studio è stato: (i) analizzare i livelli plasmatici di alcuni biomarcatori di stress ossida-tivo, in particolare i prodotti di ossidazione avanzata delle proteine (AOPP), un marker di danno ossidativo, e la capacità antiossidante ferro-riducente (FRAP), i gruppi tiolici totali plasmatici, l’attività della SOD e della catalasi, marcatori della capacità antiossidante, in una coorte di pazienti AD (n = 89), MCI (n =111), SCI (n = 33) e controlli (n = 65); (ii) valutare, in un sottogruppo di pazienti MCI (n = 54), se protocolli di training fisico e cognitivo della durata di 7 mesi (T7) possano influire sui livelli plasmatici dei biomarcatori analizzati rispetto ad un gruppo di controllo costituito da pazienti MCI che non hanno effettuato training (n = 15) e se tali effetti si mantengano nel tempo (valutazione dopo 19 mesi, T19, dalla valutazione basale) in un gruppo di 11 pazienti MCI training; (iii) analizzare nei soggetti in studio i polimorfismi nella regione del promotore del gene Nrf2 (-653 A&gt;G, -651 G&gt;A e -617 C&gt;A) e i genotipi del gene ApoE allo scopo di valutare un loro possibile ruolo nei meccanismi neurodegenerativi che intervengono nelle patologie studiate; (iv) al fine di verificare un possibile coinvolgimento di Nrf2 e dell’ApoE nella risposta allo stress ossidativo sono state valutate eventuali modificazioni nei livelli plasmatici dei marcatori di stress ossidativo tra: (a) individui portatori delle varianti alleliche rare per ciascuno dei tre SNPs nel promotore del gene Nrf2 ed individui omozigoti wild-type; (b) individui che portano l’allele ApoE ε4 ed individui non portatori di ε4; (c) individui portatori della variante allelica rara (per ciascuno dei tre SNPs nel promotore di Nrf2)/ε4 carriers ed individui omozigoti wild-type per Nrf2/ε4 non carriers.<br>I livelli degli AOPP risultano più elevati (p &lt; 0.001) ed i livelli della FRAP, dei gruppi tiolici, della SOD e della catalasi risultano ridotti (p &lt; 0.001) nei pazienti AD, MCI e SCI rispetto ai controlli. Inoltre, si riscontra una diminuzione dei livelli di FRAP nei pazienti AD vs MCI (p &lt; 0.01) e AD vs SCI (p &lt; 0.01).<br>I pazienti MCI training al T7 mostrano, rispetto al basale (T0), una riduzione dei livelli degli AOPP (p &lt; 0.05), un aumento dell’attività della SOD (p &lt; 0.001) e della catalasi (p &lt; 0.001). Nel gruppo di controllo MCI no training non è stata rilevata alcuna differenza nei livelli plasmatici dei biomarcatori analizzati tra T0 e T7. I pazienti MCI rivalutati dopo 12 mesi di attività stimolante, mostrano, rispetto al basale, un miglioramento dei livelli plasmatici dei biomarcatori analizzati, mentre dal confronto tra i tempi T19 vs T7, si osserva solo un incremento della SOD (p &lt; 0.05).<br>Analizzando gli SNPs nel promotore del gene Nrf2 si riscontra, per il solo SNP -653 A&gt;G, una differenza si-gnificativa nella distribuzione dei genotipi in ciascuno dei tre gruppi di pazienti rispetto ai controlli: la fre-quenza dei portatori dell’allele raro G risulta infatti più elevata rispettivamente negli MCI (p = 0.05), negli AD (p &lt; 0.01) e negli SCI (p &lt; 0.05) rispetto al gruppo di controllo. <br>I risultati relativi alla genotipizzazione dell’ApoE mostrano che la percentuale degli individui portatori dell’allele ε4 è più elevata nel gruppo dei pazienti AD (p &lt; 0.001) ed MCI (p &lt;0.001) rispetto al gruppo dei controlli; non si osserva alcuna variazione significativa dal confronto tra pazienti SCI e controlli ApoE ε4 car-riers.<br>Considerando l’intera popolazione in studio si osserva che i portatori dell’allele raro G (per lo SNP -653 A&gt;G) mostrano ridotti livelli di tioli (p &lt; 0.05), SOD (p &lt; 0.001), catalasi (p &lt; 0.01) e FRAP (p &lt; 0.05), ma nes-suna variazione degli AOPP, rispetto ai soggetti omozigoti wild-type. Nell’ambito delle singole patologie, nel gruppo dei pazienti MCI, i G carriers hanno livelli significativamente più bassi di tioli (p &lt; 0.01), SOD (p &lt; 0.05) e catalasi (p &lt; 0.05) rispetto agli MCI con genotipo wild-type AA; nei pazienti SCI si ha una riduzione dei tioli (p &lt;0.05) nei soggetti G carriers rispetto ai soggetti AA. Non sono state osservate differenze significative dei marcatori nei pazienti AD portatori e no portatori l’allele raro G. Considerando lo SNP -651 G&gt;A si osserva che solo i pazienti MCI portatori dell’allele raro A hanno ridotti livelli della SOD (p &lt; 0.05) rispetto ai pazienti omozigoti wild-type. Non si osserva alcuna variazione significativa dei livelli plasmatici dei biomarcatori di stress ossidativo negli A carriers vs gli omozigoti wild-type per lo SNP Nrf2 in posizione -617.<br>Mettendo in relazione i genotipi dell’ApoE con i livelli dei biomarcatori di stress ossidativo si riscontra, nell’insieme dei soggetti analizzati, che i portatori dell’allele ε4 hanno livelli medi di AOPP più alti e livelli medi più bassi di FRAP, tioli e SOD (p &lt; 0.05) rispetto agli ε4 non carriers. Suddividendo i pazienti per pato-logia, le differenze significative si mantengono solo nei pazienti AD in cui gli ε4 carriers mostrano livelli più elevati di AOPP e livelli ridotti di tioli (p &lt; 0.05) rispetto ai pazienti ε4 non carriers. Non è stata osservata alcuna variazione dei marcatori di stress ossidativo tra ε4 carriers ed ε4 non carriers negli altri due gruppi di pazienti, MCI e SCI.<br>Infine, analizzando i livelli plasmatici dei markers di stress ossidativo, nell’intera popolazione, tra i soggetti Nrf2 -653 G/ε4 carrieres e soggetti Nrf2 -653 AA/ε4 non carriers si osserva una riduzione di FRAP (p &lt; 0.05), SOD (p &lt; 0.001) e catalasi (p &lt; 0.05) nei primi rispetto ai secondi. Suddividendo i pazienti in base alla pato-logia, differenze significative si osservano solo nel gruppo dei pazienti MCI: i portatori dell’allele raro Nrf2 -653 G/ε4 carriers mostrano una riduzione dei tioli (p &lt;0.05) e della SOD (p &lt; 0.01) rispetto ai soggetti Nrf2 -653 AA/ε4 non carriers.<br>La totalità dei soggetti Nrf2 -651 A/ε4 carriers mostrano livelli più alti degli AOPP rispetto ai soggetti GG/ε4 non carriers (p &lt; 0.05); similmente i pazienti AD Nrf2 -617 A/ε4 carriers mostrano livelli più alti degli AOPP rispetto ai pazienti Nrf2 -617 AA/ε4 non carriers (p &lt; 0.05). Per questi due SNPs, non sono state osservate differenze nei livelli plasmatici degli altri biomarcatori di stress ossidativo analizzati confrontando portatori degli alleli rari e omozigoti wild-type dei diversi gruppi di studio. <br>In conclusione, i risultati ottenuti confermano il coinvolgimento dello stress ossidativo nel decadimento cognitivo, infatti si riscontra un’alterazione sia della componente pro-ossidante sia antiossidante nei pazienti AD, MCI e SCI. I protocolli di training sembrerebbero avere un effetto positivo sui livelli dei biomarcatori analizzati; dopo il training, infatti, si riscontra una diminuzione del danno alle proteine ed un incremento degli antiossidanti enzimatici. Dopo 12 mesi di training, i livelli plasmatici dei biomarcatori di stress ossidativo non subiscono variazioni significative, ma risultano comunque migliorati rispetto ai livelli basali, suggerendo che gli effetti benefici del training si mantengono nel tempo. I risultati relativi ai polimorfismi nel promotore di Nrf2 fanno supporre che lo SNP -653 A&gt;G sia un fattore di suscettibilità genetica per le tre patologie prese in considerazione; inoltre i dati relativi ai genotipi dell’ApoE confermano i numerosi dati di letteratura che attribuiscono ai potatori dell’allele ApoE ε4 un maggiore rischio di sviluppare AD e MCI.<br>Infine, la relazione tra dati biochimici e molecolari fa presupporre un coinvolgimento del gene Nrf2 nonché dell’ApoE nel regolare lo stress ossidativo. <br> <br><br> <br>
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