L'ablazione genetica del recettore metabotropo del glutammato mGluR5 riduce il livello di attivazione e la neurotossicità degli astrociti isolati dal midollo spinale di topi SOD1G93A modello di sclerosi laterale amiotrofica

Abstract

La sclerosi laterale amiotrofica è una malattia neurodegenerativa fatale dovuta alla morte dei motoneuroni (MN). È definita come una patologia multifattoriale e multicellulare, caratterizzata da degenerazione delle cellule gliali: astrociti, microglia e oligodendrociti che contribuiscono al danno dei MN. Una delle tante cause di degenerazione dei MN è rappresentata dall'eccitotossicità da glutammato (GLU) innescata dall’attivazione dei suoi bersagli cellulari tra i quali i recettori del GLU. Il recettore metabotropo glutammatergico 5 del gruppo I (mGluR5) svolge un ruolo chiave in questi eventi. Nella SLA risulta over-espresso dagli astrociti ed è coinvolto in molti meccanismi neuronali e gliali alterati. In ricerche precedenti pubblicati dal gruppo di ricerca con cui ho svolto la tesi è stato dimostrato come la riduzione genetica o il blocco farmacologico in vivo di mGluR5 produca effetti positivi sulla progressione della malattia, sopravvivenza ed altri aspetti tipici della patologia, nel modello murino di SLA SOD1G93A. Nello svolgimento del mio periodo di tesi sperimentale ho partecipato ad un progetto volto allo studio in-vitro degli effetti della riduzione genetica di mGluR5 sul fenotipo reattivo degli astrociti di midollo spinale di topi SOD1G93A. I risultati sono stati ottenuti mediante tecniche di immunoistochimica, biologia molecolare e saggi biochimici ed indicano come l'ablazione di mGluR5 determini un miglioramento del fenotipo aberrante degli astrociti ed una ridotta neurotossicità nei confronti dei MN spinali di topi SOD1G93A. Questi risultati indicano come gli effetti in vivo mostrati precedentemente in seguito al silenziamento genetico o farmacologico di mGluR5, possano essere probabilmente correlati al miglioramento del fenotipo degli astrociti. mGluR5 rappresenta quindi un potenziale bersaglio terapeutico in grado di preservare la morte dei MN attraverso la modulazione del fenotipo reattivo astrogliale.

Amyotrophic lateral sclerosis is a fatal neurodegenerative disease due to motor neuron (MNs) death. It is defined as a multifactorial and multicellular pathology, characterized by degeneration of glial cells namely astrocytes, microglia and oligodendrocytes that contribute to the damage of MNs. One of the many causes of MN degeneration is represented by glutamate (GLU) excitotoxicity triggered by the activation of its cellular targets including GLU receptors. Group I glutamate metabotropic receptor subtype 5 (mGluR5) plays a key role in these events. mGluR5 is over-expressed by astrocytes and is involved in many altered neuronal and glial ALS mechanisms. In previous research published by our research group it was shown that the genetic reduction or the pharmacological block of mGluR5 produces in vivo positive effects on disease progression, survival, and other typical features of the pathology, in the SOD1G93A mouse model of ALS. During the period of my thesis, I was involved in experimental activities focused on a project aimed at investigating the in-vitro effects of the mGluR5 genetic downregulation on the reactive phenotype of spinal cord astrocytes cultured from the SOD1G93A mouse model. The results were obtained by exploiting immunohistochemical techniques, molecular biology and biochemical assays and indicate that ablation of mGluR5 determines an improvement of the aberrant phenotype of SOD1G93A astrocytes and a reduced neurotoxicity towards spinal MNs. These results indicate that the in vivo effects previously shown following the pharmacological blockade or the genetic silencing of mGluR5, may probably be related to the improvement of the astrocyte phenotype. Therefore, mGluR5 represents a potential therapeutic target able to modulate the astroglial reactive phenotype, preserving MN death in ALS.