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Le malattie neurodegenerative comprendono un vasto gruppo di patologie che presentano manifestazioni cliniche condivise, come deficit cognitivi e disturbi del movimento. Alla base di esse, si trova la progressiva perdita di neuroni come conseguenza di due distinti meccanismi patologici: 1) deposito cellulare o extracellulare nei tessuti cerebrali di proteine “misfolded”, cioè caratterizzate da un errato ripiegamento (beta-amiloide (Aβ), alfa-sinucleina (α-sin) e tau); 2) aumento dei meccanismi di induzione di morte programmata o apoptosi neuronale.
Tra le malattie neurodegenerative, la malattia di Alzheimer (AD) rappresenta la causa più comune di demenza che progressivamente ed irreversibilmente distrugge la memoria e le funzioni cognitive. Nella malattia di Alzheimer (AD) si hanno depositi di proteina Aβ che formano delle placche extracellulari nel tessuto cerebrale e grovigli neuro-fibrillari insolubili di proteina tau iperfosforilata, localizzati prevalentemente nelle regioni ippocampali e temporali della corteccia cerebrale. Oltre ad alterazioni delle proteine Aβ e tau, nell’Alzheimer sono stati anche individuati depositi della proteina α-sin, che può interagire con le altre proteine portando alla formazione di eterocomplessi (α-sin/Aβ e α-sin/tau). L’accumulo delle proteine “misfolded” sembra verificarsi non solo a livello cerebrale, ma anche nei tessuti periferici, quali sangue e intestino. Nel sangue, in particolare nei globuli rossi, sono stati detectati i livelli delle proteine misfolded e sono in corso diversi studi per valutare se tali livelli possano costituire dei validi biomarker in fluidi più accessibili per la diagnosi della malattia. Per quanto riguarda l’intestino, è stato ipotizzato che alterazioni nel microbioma intestinale siano coinvolte nella malattia. Infatti, l’intestino ed il cervello sono profondamente interconnessi attraverso l’asse intestino-cervello ed una perturbazione nella composizione del microbioma può portare allo sviluppo di infiammazione, condizione in cui i batteri intestinali secernono nell’ambiente circostante alti livelli di fattori che aumentano l’accumulo di proteina Aβ. Questi fattori possono uscire dal tratto gastrointestinale ed aumentare i livelli di citochine pro-infiammatorie, tra le quali IL-1β, andando ad aumentare la risposta infiammatoria dovuta all’accumulo di Aβ cerebrale. Inoltre le citochine e l’amiloide batterica attraversano più facilmente la barriera ematoencefalica, le cui giunzioni non sono più strette, contribuendo a fenomeni di neuroinfiammazione.
Lo scopo del presente lavoro di tesi è stato quello di valutare i livelli di proteina α-sin e dei suoi eterocomplessi (α-sin/Aβ e α-sin/tau) in campioni di cervello ed intestino prelevati da topi SAMP8, modello murino della malattia di Alzheimer, e dai rispettivi topi di controllo SAMR1.
Test comportamentali (Morris water maze test) sono stati eseguiti sui topi a 4, 6 e 8 mesi, in modo da monitorare i deficit cognitivi che compaiono nei topi SAMP8 con la progressione della malattia. Sui campioni di cervello e intestino sono stati quantificati i livelli di proteina α-sin e dei suoi etero complessi α-sin/tau e α-sin/Aβ, per stabilire la presenza di una correlazione tra la quantità di proteina nei diversi compartimenti tissutali e il progredire della malattia. Inoltre sono stati valutati i livelli di IL1-β, marker infiammatorio, per stabilire se può essere considerata un biomarker di neuroinfiammazione.
Per verificare la presenza delle proteine e per quantificarne i livelli nel cervello e nell’intestino sono state utilizzate rispettivamente la tecnica di separazione elettroforetica in SDS-page seguita da Western Blot ed il dosaggio immunoenzimatico ELISA. I dati ottenuti sono stati analizzati al fine di stabilire un eventuale correlazione cervello-intestino relativa alla concentrazione della proteina α-sin e dei suoi eterocomplessi α-sin/tau e α-sin-Aβ ed il possibile ruolo dell’infiammazione nello sviluppo della malattia di Alzheimer sia in topo sani, SAMR1, che in topi malati, SAMP8.
I risultati ottenuti hanno dimostrato che, i livelli di α-sin nell’intestino aumentano sia in SAMP8 che in SAMR1 ma sono maggiori nei topi con la malattia; invece, a livello cerebrale, si ha una diminuzione significativa dei livelli di α-sin nei topi SAMP8 con il progredire della malattia. A livello intestinale, la concentrazione di α-sin/Aβ diminuisce in modo significativo con il progredire della malattia, mentre non si hanno significativi cambiamenti nei topi di controllo; anche a livello cerebrale si ha una diminuzione significativa dei livelli dell’eterocomplesso con il progredire della malattia, mentre si verifica un aumento dei livelli con l’avanzare dell’età nei topi SAMR1. La concentrazione dell’eterocomplesso α-sin/tau non ha mostrato significative differenze tra i gruppi analizzati nello studio, a livello intestinale; invece, a livello cerebrale, si ha una diminuzione significativa nei topi malati. Per quanto riguarda i livelli di IL-1β, a livello cerebrale, nei topi che presentano la malattia si ha un aumento significativo; anche a livello intestinale si ha aumento significativo della citochina con il progredire della malattia.
Da queste osservazioni è stato quindi possibile valutare e confrontare i livelli di proteine che si accumulano a livello centrale e periferico nella malattia di Alzheimer. Questi dati suggeriscono che la proteina α-sin e i suoi eterocomplessi, α-sin/Aβ e α-sin/tau, possono essere coinvolti nella neurodegenerazione e che la disregolazione delle loro concentrazioni nel tratto gastro-intestinale può essere correlata all’insorgenza ed alla progressione della malattia di Alzheimer.
In conclusione lo studio effettuato vuole contribuire ad individuare proteine coinvolte nella neuro degenerazione e potenziali biomarker di infiammazione intestinale nella malattia di Alzheimer in quanto l’analisi a livello intestinale di biomarker sembra essere una via più semplice, economica e meno invasiva sebbene ancora soggetta a studi.