Disregolazione del metabolismo del NAD⁺ nei muscoli di un modello suino di Sclerosi Laterale Amiotrofica

Abstract

Nicotinammide adenina dinucleotide (NAD⁺) è un coenzima ossidoriduttivo presente in tutte le cellule, essenziale per la maggior parte dei processi metabolici. Mantenere quindi adeguati livelli di questa molecola è fondamentale per la funzionalità cellulare. Il NAD⁺ viene sintetizzato nell’organismo attraverso tre diverse vie. La via principale nella maggior parte delle cellule è quella definita “di recupero”, che coinvolge l’enzima nicotinammide fosforibosiltransferasi (NAMPT). Gli enzimi maggiormente responsabili della degradazione del NAD⁺ sono CD38 e SARM1. In questa tesi abbiamo studiato possibili alterazioni nei livelli del NAD⁺ e della sua forma fosforilata ridotta NADPH, e degli enzimi NAMPT, CD38 e SARM1 in suini affetti da Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) con mutazione nel gene SOD1. I risultati hanno mostrato una riduzione del contenuto di NAD⁺ e NADPH nei suini sintomatici, preceduto da un’aumentata attività ed espressione di CD38 e di SARM1 e da ridotti livelli di NAMPT nelle fasi pre-sintomatiche. Questi risultati preliminari rientrano in un progetto che, nel complesso, aiuterà a chiarire se la diminuzione del NAD⁺, per una sua ridotta sintesi o per un’aumentata degradazione, sia un meccanismo patogenetico precocemente alterato nella SLA e se contrastare la riduzione del NAD⁺ possa rappresentare un approccio terapeutico promettente nella patologia.

Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD⁺) is a redox coenzyme present in all cells and is essential for most metabolic processes. Maintaining adequate levels of this molecule is therefore crucial for cellular functionality. NAD⁺ is synthesized in the organism through three distinct pathways. The predominant route in most cells is the so-called “salvage pathway,” which involves the enzyme nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT). The enzymes primarily responsible for NAD⁺ degradation are CD38 and SARM1. In this thesis, we investigated potential alterations in the levels of NAD⁺ and its phosphorylated reduced form NADPH, as well as in the enzymes NAMPT, CD38, and SARM1, in pigs affected by Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) carrying a mutation in the SOD1 gene. The results demonstrated a reduction in NAD⁺ and NADPH content in symptomatic pigs, preceded in the presymptomatic phase by increased activity and expression of CD38 and SARM1 and by decreased levels of NAMPT. These preliminary findings are part of a broader project aimed at elucidating whether the decrease in NAD⁺—due either to reduced synthesis or increased degradation—represents an early pathogenetic mechanism in ALS, and whether counteracting NAD⁺ depletion could represent a promising therapeutic approach for the disease.