Ruolo non canonico del sistema del complemento nella Regolazione della Trasmissione del Glutammato

Abstract

La mia tesi sperimentale mira ad approfondire il ruolo del sistema del complemento, componente fondamentale dell’immunità aspecifica, nel controllo del rilascio di glutammato nel sistema nervoso centrale, in particolare negli astrociti. A questo scopo sono stati utilizzati i gliosomi, particelle che originano da processi astrocitari, isolati dalla corteccia di topi sani e di topi che soffrivano di encefalite autoimmune sperimentale (acronimo in inglese EAE), una forma di patologia neuro-infiammatoria demielinizzante. Lo studio del rilascio di glutammato a livello astrocitario è di grande interesse, considerato che nella “sinapsi quadri-partita” gli astrociti giocano un ruolo fondamentale nella regolazione della trasmissione eccitatoria locale. Per gli esperimenti di rilascio è stato utilizzato [3H]D-ASP, un analogo non metabolizzabile del glutammato. In topi sani, è stato dimostrato che il rilascio di triziato è direttamente proporzionale alla diluizione di complemento. Questa attività è significativamente amplificata in gliosomi corticali di topi EAE a 21 d.p.i. (days post immunization), cioè alla fase acuta della malattia. Questa alterata sensibilità si sviluppa parallelamente ad una aumentata densità delle proteine C1q e C3 nelle stesse particelle. Si ipotizza che il rilascio indotto dal complemento sia basato su un meccanismo di inversione del trasportatore EAAT1 del glutammato. I risultati mostrano un ruolo non canonico del sistema del complemento nella regolazione della trasmissione del glutammato, e potrebbero essere rilevanti per definire nuovi approcci terapeutici per alleviare i sintomi della sinaptopatia.

My thesis aims at demonstrating that complement, a fundamental component of non-specific immunity plays a fundamental role in controlling the release of glutamate in the central nervous system, specifically at astrocyte specializations in healthy animals and even more in mice suffering from experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), a demyelinating disorder resembling human multiple sclerosis. To this aim, I isolated gliosomes i.e. astrocytic processes from the cortex of control healthy mice and of EAE animals. The study of glutamate release at the astrocyte level is of great interest, considering that in the "quadri-partite synapse" astrocytes play a fundamental role as regulators of local excitatory transmission. Gliosomes were exposed to different dilutions of complement and [3H]D-ASP, a non-metabolizable analogue of glutamate, was used monitored the quantify the impact of complement on glutamate outflow. The complement-evoked release of glutamate was proportional to the dilution of complement, and was significantly augmented in particles from EAE mice at 21 d.p.i. (days post immunization), i.e. the acute stage of the disease. It is hypothesized that complement-induced release is based on a mechanism of reversal of the glutamate transporter EAAT1. Interestingly, I detected a concomitant increase in the density of C1q and C3 proteins i in EAE mice. The results show a non-canonical role of the complement system in the regulation of glutamate transmission, and could be relevant for defining new therapeutic approaches to alleviate synaptopathy in the course of demyelinating disorder.