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La malattia di Alzheimer è una neurodegenerazione cronica della popolazione anziana caratterizzata dalla perdita di funzioni cognitive quali memoria, linguaggio, capacità di calcolo, di giudizio e perdita della capacità di orientamento. La base neuropatologica della malattia è caratterizzata dalla riduzione dell’innervazione colinergica in diverse aree cerebrali coinvolte nei processi mnemonici, quali la corteccia cerebrale e l’ ippocampo, a livello delle quali si riscontrano le caratteristiche placche di beta-amiloide, i grovigli intracellulari della proteina tau e attivazione di cellule gliali.
L’eziologia della forma sporadica della malattia di Alzheimer è ignota e fra i fattori epigenetici che potrebbero contribuire all’insorgere della neurodegenerazione è stato indicato il Nerve Growth Factor (NGF). Infatti, l’NGF non solo è un fattore essenziale per la sopravvivenza dei neuroni colinergici che innervano la corteccia e l’ippocampo, ma è stato anche collegato alla malattia di Alzheimer per la sua attività anti-amiloidogenica e per la regolazione del processing della proteina tau. Molti di questi studi si basano su esperimenti condotti sul modello transgenico murino AD11 che esprime l'anticorpo ricombinante monoclonale chiamato αD11. L’anticorpo neutralizza la forma matura di NGF e permette di ricapitolare molte caratteristiche della malattia di Alzheimer, incluso uno sbilanciamento del processing di NGF verso il precursore proNGF, che è noto essere pro-neurodegenerativo.
In questa tesi, mi sono focalizzata sullo studio del coinvolgimento degli astrociti ippocampali nella neurodegenerazione del topo AD11.
Studi preliminari avevano evidenziato come in stadi precoci della neurodegenerazione gli astrociti dei topi AD11, quando paragonati a controlli della stessa età, fossero atrofici.
Durante la mia tesi, ho inizialmente completato lo studio delle variazioni della morfologia degli astrociti analizzando gli astrociti dei topi AD11 a 12 mesi di età, quindi in fase di conclamata patologia. Per fare questo, ho eseguito esperimenti di immunoistochimica free floating per marcare simultaneamente gli astrociti, tramite anticorpi diretti contro la proteina Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP), e i depositi di β-amiloide, tramite un anticorpo diretto contro questo peptide. L’analisi delle sezioni tramite microscopia confocale e la successiva analisi morfometrica con il programma IMARIS ha permesso di evidenziare come a 12 mesi gli astrociti dei topi AD11 abbiano un’area, un volume ed un grao di ramificazione maggiore rispetto ai topi non transgenici. Questi dati, uniti a quelli ricavati ad altre età analizzate precedentemente, mi hanno permesso di dedurre che nei topi AD11 il massimo grado di atrofia dell’astrocita si osserva a 2 mesi di età, mentre a 12 mesi si può osservare il fenomeno opposto dell’astrogliosi.
Mi sono quindi focalizzata sull’età di 2 mesi, cercando di caratterizzare meglio l’atrofia e la sua relazione con l’attività neuronale.
Innanzitutto, ho voluto verificare che l’atrofia non fosse in realtà un artefatto dovuto ad una diminuita espressione della proteina GFAP. A questo scopo ho dapprima paragonato la quantità di GFAP (nella sua forma solubile e nella sua forma insolubile) in estratti di ippocampo di AD11 e di topi non transgenici. A questo scopo, è stato messo a punto un saggio ELISA. I risultati di questo esperimento mostrano che effettivamente la quantità di GFAP nei topi AD11 è diminuita rispetto ai topi non transgenici. A questo punto, per verificare la presenza dell’atrofia, è stato necessario effettuare un altro esperimento di immunofluorescenza ed una quantificazione con IMARIS usando un’ anticorpo diretto contro un’altra proteina espressa dagli astrociti, la proteina S100. I dati morfometrici hanno anche in questo caso evidenziato la presenza di un ridotto volume, area e ramificazione degli astrociti dei topi AD11, confermando la presenza dell’atrofia.
Per evidenziare una relazione fra l’atrofia astrocitaria e l’attività neuronale, ho analizzato tramite immunofluorescenza e westen blot l’espressione della proteina presinaptica sinaptofisina a 2 mesi e ad 1 mese di età, cioè in presenza ed assenza. Utilizzando entrambe le tecniche, ho evidenziato che a 2 mesi l’espressione della sinaptofisina è diminuita nei topi AD11.
Infine, ho iniziato a studiare i meccanismi attraverso i quali l’atrofia viene indotta, tramite l’analisi immunoistochimica dell’espressione dei recettori dell’NGF TrkA e p75 negli astrociti atrofici.
In conclusione, durante la mia tesi ho dimostrato come gli astrociti nei topi AD11 siano atrofici in stadi precoci della neurodegenerazione e come questa atrofia sia in relazione con una diminuita espressione di marcatori sinaptici. Complessivamente, questi dati suggeriscono come l’NGF possa influenzare non solo la proliferazione degli astrociti ma anche il loro differenziamento e come l’atrofia astrocitaria possa essere un’alterazione che insorge a stadi precoci della neurodegenerazione influenzandone il successivo decorso.