Il complemento come modulatore della trasmissione glutamatergica centrale

Abstract

Il sistema del complemento è un insieme di proteine coinvolte nei meccanismi di difesa immunitaria e recentemente sono state scoperte diverse sue funzioni nel SNC. Il complemento dà luogo a reazioni a cascata, riconoscibili in tre principali vie: classica, alternativa, lectinica. In passato si riteneva che le proteine del complemento non potessero accedere al SNC e si pensava che fosse un compartimento isolato dalla BEE e ad accesso limitato. Con stupore si è appreso come durante processi infiammatori il complemento superi la BEE ed inoltre, sia esso stesso sintetizzato in determinate aree del SNC. Inoltre, il complemento risulta essere coinvolto nel controllo della trasmissione glutamatergica. Al fine di aumentare le nostre conoscenze sul sistema del complemento, abbiamo utilizzato topi femmina C57BL/6J, in cui è stata indotta l’encefalomielite autoimmune sperimentale (EAE), un modello sperimentale animale di Sclerosi Multipla. In seguito, sono stati isolati gliosomi e sinaptosomi da tessuti cerebrali per studiare il rilascio di glutammato rispettivamente in processi astrocitari e neuronali. Il complemento controlla il rilascio di glutammato da neuroni ed astrociti tramite un meccanismo che coinvolge i trasportatori del glutammato GLT1 e GLAST poiché usando un bloccante di questi trasportatori, come il DL-tBOA, l’attività del complemento sul glutammato viene annullata. In questo studio abbiamo confermato lo sviluppo di alterazioni strutturali patologiche nella sinapsi tetrapartita corticale con segni evidenti di astrocitosi, microgliosi ed alterazioni nella sinapsi funzionale. Infine, si è dimostrato un accumulo significativo delle proteine C1q e C3 nei sinaptosomi e gliosomi corticali di topi EAE durante lo stadio acuto della malattia. Evidenziando una alterazione della densità dei trasportatori GLAST e GLT1 rispettivamente nei gliosomi e nei sinaptosomi corticali che indicherebbero alterazioni nella capacità di rilascio di glutammato indotto da complemento.

The complement system is a group of proteins involved in immune defense mechanisms, and recently, several of its functions in the CNS have been discovered. The complement system triggers cascade reactions, recognizable in three main pathways: classical, alternative, and lectin. It was previously believed that complement proteins could not access the CNS, which was considered an isolated compartment with very limited access due to the BBB. Surprisingly, it has been found that during inflammatory processes, the complement system can cross the BBB and is also synthesized in specific areas of the CNS. The complement system is involved in the regulation of glutamatergic transmission. To deepen our knowledge of the role of complement in synaptic impairment we isolated gliosomes and synaptosomes to investigate glutamate release in astrocytes and neurons, respectively, from healthy mice and from female C57BL/6J mice, in which experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) was induced. Our results are consistent with the conclusion that the complement system modulates glutamate release from neurons and astrocytes through a mechanism involving the glutamate transporters GLT1 and GLAST. When a blocker of these transporters, such as DL-tBOA, is applied, the complement system's effect on glutamate release is nullified. The studies confirmed the presence of pathological structural changes in the cortical tetrapartite synapse, with clear signs of astrogliosis, microgliosis, and functional synapse alterations. A significant accumulation of C1q and C3 proteins was observed in the cortical synaptosomes and gliosomes of EAE mice during the acute stage of the disease. Additionally, there was an alteration in the density of GLAST and GLT1 transporters in cortical gliosomes and synaptosomes, respectively, suggesting changes in the complement-induced glutamate release capacity in these structures.