Modulazione farmacologica in-vitro del recettore glutammatergico mGlu5 in cellule di microglia ottenute da un modello murino di sclerosi laterale amiotrofica

Abstract

Recentemente, gli scienziati si sono focalizzati sulla glia per spiegare i meccanismi alla base delle malattie neurodegenerative, tra cui la Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA). La SLA è una malattia multifattoriale e multicellulare in cui la microglia svolge un ruolo centrale. È noto che il recettore metabotropico del glutammato 5 (mGluR5) è disfunzionale nel midollo spinale dei topi SLA SOD1G93A e che la sua ablazione genetica o manipolazione farmacologica in-vivo migliora l'esito della malattia e la reattività di astrociti e microglia. In questa tesi, abbiamo studiato gli effetti della manipolazione farmacologica di mGluR5 utilizzando il modulatore allosterico negativo CTEP in colture microgliali di midollo spinale preparate da topi SOD1G93A. Diversamente dagli astrociti, l'espressione dell'mRNA di mGluR5 era ridotta nella microglia SOD1G93A. Nonostante questo, il trattamento in-vitro con CTEP migliorava il profilo bioenergetico e ripristinava parzialmente lo stato ossidativo della microglia SOD1G93A. Inaspettatamente il contenuto di glutammato extracellulare, già presente in concentrazioni più elevate nel terreno di coltura derivato da microglia SOD1G93A, era ulteriormente aumentato dal CTEP in misura simile in microglia da topi malati e controlli. Questi risultati confermano il quadro molto complesso della patologia SLA e delle cellule coinvolte. Infatti, la manipolazione di mGluR5 migliora lo stato bioenergetico della microglia, ma non riduce tuttavia il quadro eccitotossico portato dall’eccessivo glutammato. Lo studio in questa sua parte dimostra come la modulazione negativa del recettore mGluR5 può supportare almeno in parte il miglioramento che si osserva in-vivo con l’ablazione o il blocco farmacologico di mGluR5. Ulteriori approfondimenti sono sicuramente necessari per completare il quadro relativo agli effetti cellula-specifici ottenuti dalla modulazione di mGluR5 nella SLA.

Over the last few decades, scientists' attention has shifted from neuronal to glial cells to explain the mechanisms at the basis of neurodegenerative disorders, including Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS). ALS is a multifactorial and multicellular disease in which microglia have a central role. We previously demonstrated that metabotropic glutamate receptor 5 (mGluR5) is dysfunctional in the spinal cord of the SOD1G93A ALS mice, and its in-vivo genetic or pharmacological dampening ameliorates disease outcome and astrocyte and microglia reactivity. Here, we studied the effects of mGluR5 pharmacological manipulation by using the negative allosteric modulator CTEP in spinal cord microglia cultured from SOD1G93A mice. In contrast to what previously observed in astrocytes, mGluR5 mRNA expression was decreased in SOD1G93A microglia in physiological conditions. Nevertheless, the in-vitro CTEP treatment ameliorated the bioenergetic profile and partially restored the oxidative status of the SOD1G93A microglia. Unexpectedly, CTEP treatment further increased the higher extracellular glutamate concentration in the medium of both WT and SOD1G93A microglia-derived cell cultures. Overall, these results confirm the very complex picture of ALS pathology and the cells involved. Indeed, manipulation of mGluR5 improves the bioenergetic status of microglia, but does not reduce excitotoxicity caused by excessive glutamate. This framework study demonstrates how negative modulation of the mGluR5 receptor can at least partially support the improvement observed in vivo with ablation or pharmacological blockade of mGluR5. Further investigations are certainly needed to complete the picture of the cell-specific effects obtained by mGluR5 modulation in ALS.