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Tesi etd-02032016-152750


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
FESTA, ANNA
URN
etd-02032016-152750
Title
Studio di metilazione gene-specifica in pazienti affetti da malattia di Alzheimer e Decadimento Cognitivo Lieve.
Struttura
BIOLOGIA
Corso di studi
BIOLOGIA MOLECOLARE E CELLULARE
Commissione
relatore Prof. Coppedè, Fabio
relatore Prof.ssa Migliore, Lucia
Parole chiave
  • Metilazione del DNA
  • Epigenetica
  • Decadimento Cognitivo Lieve
  • Malattia di Alzheimer
Data inizio appello
29/02/2016;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
28/02/2019
Riassunto analitico
La malattia di Alzheimer (Alzheimer’s Disease, AD) è un disordine neurodegenerativo che rappresenta la principale forma di demenza in età adulta. L’AD è caratterizzata clinicamente da una graduale perdita delle funzioni cognitive, causata dalla progressiva riduzione di volume a livello del lobo frontale e temporale, dell’ippocampo e dell’amigdala, dovuta alla degenerazione delle sinapsi e della morte dei neuroni. Tali regioni sono inoltre caratterizzate dalla presenza di placche amiloidi extracellulari, formate dall’aggregazione del peptide β-amiloide, e di grovigli neurofibrillari, composti da aggregati intracellulari della proteina tau iperfosforilata.
Sulla base dell’età d’esordio è possibile distinguere due forme della malattia; in circa il 5% dei casi si tratta di forme familiari, con esordio precoce (prima dei 65 anni) delle quali sono noti tre geni causativi (APP, PSEN1 e PSEN2). Tuttavia, nella maggior parte dei casi, si tratta di forme sporadiche con esordio tardivo (> 65 anni), le quali presentano una patogenesi complessa risultante dall’interazione di fattori genetici e ambientali, come lo stile di vita, l'alimentazione e l' attività fisica. In questo contesto, l’epigenetica potrebbe rappresentare il punto di intersezione tra i vari fattori di rischio e la patogenesi della malattia.
Con il termine epigenetica si indicano modificazioni del DNA e della cromatina che influenzano l'espressione genetica senza alterare la sequenza del DNA stesso. I principali meccanismi epigenetici utilizzati dalla cellula sono: la metilazione del DNA, la modificazione delle code istoniche e gli RNA non codificanti. In particolare, in questo lavoro di tesi, abbiamo focalizzato la nostra attenzione sulla metilazione del DNA, una modifica covalente che avviene a carico delle citosine, situate in dinucleotidi CpG. Lo stato di metilazione di un gene influenza la sua espressione e, comunemente, la presenza di metilazione sui promotori genici è associata al loro silenziamento.
L’aggiunta del gruppo metilico alle citosine è catalizzato dalle DNA metiltrasferasi (DNMTs), che utilizzano come donatore di unità carboniose la S-adenosil-metionina (SAM). Questo processo fa parte della via metabolica dei folati, un complesso pathway biochimico regolato dalla presenza di folati e vitamina B12. Diversi studi hanno mostrato che nella malattia di Alzheimer è presente una deregolazione a carico di questa via metabolica; infatti pazienti affetti da AD mostrano bassi livelli ematici di folati e vitamina B12 ed alti livelli ematici di omocisteina (Hcy). Inoltre, alcuni polimorfismi a carico di geni di questa via metabolica rappresentano un fattore di rischio per la malattia.
È ormai noto che in cervelli di soggetti affetti da AD è presente una deregolazione della metilazione sia a livello globale che gene-specifico. In questo lavoro di tesi, l'utilizzo del sangue periferico piuttosto che del tessuto cerebrale è stato scelto non soltanto per diminuire i costi e per facilitare il prelievo del tessuto dai pazienti, ma per premettere di analizzare la progressione della malattia nei diversi stadi, al fine di poter individuare possibili biomarkers diagnostici e prognostici.
Lo scopo di questa tesi sperimentale è stato quello di analizzare lo stato di metilazione, mediante la tecnica della Methylation Sensitive-High Resoltution Melting (MS-HRM), di geni correlati all’AD (BACE1 e PSEN1), coinvolti nella metilazione del DNA (DNMT1, DNMT3A e DNMT3B) e del metabolismo dei folati (MTHFR) in DNA estratto da sangue periferico di 170 soggetti affetti da AD sporadico, 70 individui con Decadimento cognitivo Lieve (MCI), considerato una fase precoce dell’AD, e 188 controlli sani appaiati per età e sesso. Inoltre i livelli di metilazione dei geni selezionati sono stati correlati con variabili fisiologiche (età e sesso) e con i livelli ematici di folati, Hcy e vitamina B12.
Le analisi di metilazione mediante MS-HRM hanno rivelato che quasi tutti i geni studiati presentano una condizione di ipometilazione in tutti i soggetti, tranne per il gene MTFHR il quale presenta una variabilità inter-individuale, con un range compreso tra 5-70%. In seguito a quantificazione dei livelli di metilazione, i soggetti MCI mostrano in media livelli più alti per quasi tutti i geni studiati con differenze significative per MTHFR e DMNT1 rispetto agli altri due gruppi oggetto di studio.
I livelli di metilazione di MTHFR mostrano inoltre una correlazione inversa con l’età al momento del campionamento. Infine sono emerse delle correlazioni inverse tra i livelli plasmatici di Hcy e la metilazione dei geni MTHFR, DMNT1 e PSEN1. Invece i livelli di folati hanno mostrato una correlazione positiva con i livelli di metilazione di MTHFR e nella popolazione oggetto di studio.
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