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Tesi etd-11112010-150633


Thesis type
Tesi di laurea specialistica
Author
DI MAIO, GIUSEPPE
URN
etd-11112010-150633
Title
La somministrazione di metanfetamina produce un incremento di proteina prionica in vitro e in vivo
Struttura
SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di studi
NEUROBIOLOGIA
Supervisors
relatore Dott.ssa Falleni, Alessandra
relatore Dott.ssa Lenzi, Paola
Parole chiave
  • proteina prionica
  • metanfetamina
Data inizio appello
13/12/2010;
Consultabilità
Parziale
Data di rilascio
13/12/2050
Riassunto analitico
La proteina prionica (PrPc) è una glicoproteina altamente conservata, espressa sulla superficie cellulare di tutti i
tessuti di mammifero, in particolare nel sistema nervoso centrale (SNC). Nel SNC è espressa fisiologicamente in
diverse aree cerebrali e data la sua localizzazione sulla membrana plasmatica sono state ipotizzate diverse possibili
funzioni: facilitazione degli impulsi nervosi mediando la trasmissione del segnale dalla matrice extracellulare
all’ambiente intracelluare, regolazione del ritmo circadiano, azione anti-apoptotica e possibile implicazione
nell’omeostasi del rame. Teorie più recenti ipotizzano che tale proteina sia anche coinvolta nella risposta cellulare
specifica verso particolari infezioni batteriche. L’alterazione della struttura secondaria della proteina prionica porta
alla forma alterata nota come “scrapie-like prion protein” (PrPsc), le due forme di proteina differiscono solo per un
cambio conformazionale e condividono la stessa struttura primaria e le stesse modifiche post-traduzionali. Questo
cambio strutturale altera significativamente le proprietà chimico-fisiche e biologiche della PrPc. La PrPsc essendo
poco solubile precipita formando aggregati che innescano una reazione a catena autopropagandosi in un organismo
ospite e danneggiando il tessuto nervoso. Il meccanismo di conversione della PrPc nella sua forma mutata è ancora
sconosciuto. Lo scopo della presente tesi è stato di indagare se il trattamento con metanfetamina (MA), una
neurotossina molto usata come sostanza d’abuso e capace di indurre stress ossidativi in diverse aree cerebrali, può
indurre l’accumulo di PrPc nel citoplasma e promuovere la formazione di PrPsc sia in vivo che in vitro.
Per gli studi in vivo sono stati utilizzati topi C57Bl di 8-9 settimane trattati con una dose neurotossica di MA (5mg/kg
x3 ogni 2 ore) e sacrificati a tempi diversi (24-168 ore dopo il trattamento). Gli animali anestetizzati con cloralio
idrato, sono stati toracotomizzati e perfusi con fissativo. Gli encefali sono stati fissati e inclusi per la microscopia
ottica. Per le indagini di Western blot dai cervelli prelevati sono stati dissezionati gli striati e la corteccia motoria. Gli
studi in vitro sono stati condotti sia su colture cellulari di PC12 e sia su colture striatali primarie. Le cellule PC12
sono state esposte a 1mM di MA per un tempo di 12, 24, 72, 168 ore e successivamente utilizzate per indagini di
immunoelettromicroscopia, immunocitochimica e Western blot. Le colture primarie di cellule striatali sono state
esposte a differenti dosi di dopamina (DA), 0,1-1,0 mM, per un tempo da 24 a 168 ore e successivamente utilizzate
per analisi di microscopia elettronica.
Negli esperimenti in vivo è stato osservato un incremento di espressione di PrPc e di PrPsc negli striati di animali
trattati con MA a 168 ore dal trattamento sia per le analisi di immunoistochimica che di immunoblotting. Gli studi in
vitro su cellule GABAergiche striatali dopo esposizione a DA hanno mostrato un aumento delle cellule contenenti
PrPc e PrPsc rispetto al controllo e in particolare tale aumento è stato osservato sia nel nucleo che nel citoplasma.
L’analisi di colture di PC12 ha evidenziato un risultato analogo già a 12 ore di esposizione a MA.
Studi recenti hanno dimostrato che una esposizione prolungata delle PC12 a MA (72 ore) produce la formazione di
inclusioni citoplasmatiche (vacuoli, whorl di membrana) che contengono proteine sia del sistema UP che del sistema
autofagico. E’ stato quindi interessante verificare l’eventuale presenza delle due forme di PrP in tali inclusioni.
L’osservazione al microscopio elettronico ha evidenziato che negli inclusi citoplasmatici sono presenti le due forme
della proteina.
In conclusione gli esperimenti in vivo e in vitro hanno prodotto analoghi risultati dimostrando che la
somministrazione di MA produce un aumento sia dei livelli di PrPc sia di PrPsc. Gli effetti neurotossici della MA
sono mediati dalla DA che determina uno stress ossidativo responsabile della saturazione dei sistemi di
detossificazione cellulare. Questo ha come conseguenza un’inibizione dei sistemi stessi e quindi un accumulo di PrPc.
Pertanto la modulazione di tali sistemi di detossificazione può avere un ruolo importante nell’accumulo di PrPc nel
citoplasma, evento che sembra responsabile della formazione di PrPsc e quindi della neurotossicità. I nostri dati in
accordo con studi recenti indicano che la neurotossicità dovuta alla PrP può non dipendere dall’infezione di PrPsc
esogena, ma può derivare da un accumulo della PrPc nel citoplasma. Tale accumulo può essere dovuto ad una
insufficiente attività dei sistemi di detossicazione, UP e autofagico, per la PrPc.
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