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Studio del ruolo della proteina AKAP121 nel controllo della funzionalità mitocondriale in modelli cellulari di anossia/reossigenazione come bersaglio per lo sviluppo di molecole di potenziale impiego terapeutico nell'ischemia cerebrale
No full textI mitocondri sono gli organuli intracellulari deputati alla conversione dell’energia in forme utili a promuovere le reazioni indispensabili per le funzioni cellulari. Il gradiente elettrochimico a cavallo della membrana mitocondriale interna è fondamentale per il corretto funzionamento di tale organulo. Inoltre, grazie al mantenimento del potenziale di membrana i mitocondri sono in grado di regolare l’omeostasi del calcio intracellulare, rappresentando il principale compartimento di deposito di calcio all’interno della cellula stessa. L’accumulo di calcio nella matrice è, infatti, indispensabile per il corretto funzionamento degli enzimi mitocondriali. Tuttavia in situazioni che determinano un eccessivo accumulo di tale ione all’interno della cellula, quali quelle che si verificano in seguito al manifestarsi di un insulto ischemico, il mitocondrio perde la sua proprietà di accumulare lo ione calcio con conseguente alterazione della permeabilità di membrana a molecole potenzialmente dannose per la cellula stessa. Tutto ciò contribuisce a compromettere ulteriormente il potenziale di membrana mitocondriale e conseguentemente la funzione del mitocondrio stesso con attivazione del processo di morte cellulare. Tra le proteine mitochondriali che ne regolano le funzioni, particolare attenzione è stata rivolta negli ultimi anni alle AKAPs, una famiglia di proteine deputate all’ancoraggio della Protein Kinasi A (PKA) alla membrana di specifici compartimenti cellulari amplificando gli effetti biologici dei segnali mediati dalla via del cAMP. In particolare, la proteina AKAP121 è responsabile del reclutamento della PKA sulla membrana mitocondriale esterna. E’ stato dimostrato che l’ancoraggio della PKA al mitocondrio potenzia la trasduzione del segnale mediato dal cAMP e sopprime l’apoptosi indotta dalla deprivazione di siero in cellule PC12. Questi effetti sono dovuti al potenziamento del segnale del cAMP-PKA al mitocondrio con conseguente fosforilazione della proteina proapoptotica BAD a livello della serina 155, inibizione del rilascio di citocromo-c dal mitocondrio e protezione delle cellule dall’apoptosi indotta dalla deprivazione di siero. Sulla base di tale premessa il presente progetto di ricerca si propone di studiare il ruolo della proteina AKAP121 nel processo neurodegenerativo indotto dall’insulto anossico/ischemico, con particolare attenzione al suo ruolo nella regolazione della funzione mitocondriale e agli effetti della modulazione farmacologica dell’attività della proteina AKAP 121 sulla sopravvivenza cellulare durante l’evento ischemico. Inoltre, una volta chiarito il coinvolgimento della proteina AKAP 121 nella regolazione della funzione mitocondriale durante il processo anossico/ischemico, si cercherà di identificare il bersaglio mitocondriale di AKAP121 al fine di caratterizzarne ulteriormente il suo meccanismo di azione. Tali problematiche sperimentali saranno affrontate utilizzando linee cellulari continue HEK293 di controllo e transfettate con AKAP-121, sia in maniera transiente che stabilmente, le quali verranno sottoposte al trattamento con oligomicina e 2-deossi-glucosio (2DG), una condizione che causando una diminuizione della produzione dei livelli di ATP determina la compromissione della funzione mitocondriale. Per l’identificazione del bersaglio molecolare di AKAP121 si utilizzeranno cellule renali BHK stabilmente transfettate con ciascuna delle isoforme dello scambiatore Na+/Ca2+ di membrana, NCX1, NCX2 e NCX3 e co-trasfettate con AKAP 121. Infine, per chiarire il ruolo svolto da AKAP-121 in condizioni patologiche quali l’ischemia cerebrale, si procederà allo studio della localizzazione e della funzione di tale proteina a livello di popolazioni neuronali provenienti da differenti aree cerebrali esposte a deprivazione di ossigeno e Glucosio (OGD) seguita da riossigenazione
Transductional and transcriptional factors modulating NCX1 gene expression in brain ischemia
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On the Role of Store-Operated Calcium Entry in Acute and Chronic Neurodegenerative Diseases
No full textIn both excitable and non-excitable cells, calcium (Ca2+) signals are maintained by a highly integrated process involving store-operated Ca2+ entry (SOCE), namely the opening of plasma membrane (PM) Ca2+ channels following the release of Ca2+ from intracellular stores. Upon depletion of Ca2+ store, the stromal interaction molecule (STIM) senses Ca2+ level reduction and migrates from endoplasmic reticulum (ER)-like sites to the PM where it activates the channel proteins Orai and/or the transient receptor potential channels (TRPC) prompting Ca2+ refilling. Accumulating evidence suggests that SOCE dysregulation may trigger perturbation of intracellular Ca2+ signaling in neurons, glia or hematopoietic cells, thus participating to the pathogenesis of diverse neurodegenerative diseases. Under acute conditions, such as ischemic stroke, neuronal SOCE can either re-establish Ca2+ homeostasis or mediate Ca2+ overload, thus providing a non-excitotoxic mechanism of ischemic neuronal death. The dualistic role of SOCE in brain ischemia is further underscored by the evidence that it also participates to endothelial restoration and to the stabilization of intravascular thrombi. In Parkinson’s disease (PD) models, loss of SOCE triggers ER stress and dysfunction/degeneration of dopaminergic neurons. Disruption of neuronal SOCE also underlies Alzheimer’s disease (AD) pathogenesis, since both in genetic mouse models and in human sporadic AD brain samples, reduced SOCE contributes to synaptic loss and cognitive decline. Unlike the AD setting, in the striatum from Huntington’s disease (HD) transgenic mice, an increased STIM2 expression causes elevated synaptic SOCE that was suggested to underlie synaptic loss in medium spiny neurons. Thus, pharmacological inhibition of SOCE is beneficial to synapse maintenance in HD models, whereas the same approach may be anticipated to be detrimental to cortical and hippocampal pyramidal neurons. On the other hand, up-regulation of SOCE may be beneficial during AD. These intriguing findings highlight the importance of further mechanistic studies to dissect the molecular pathways, and their corresponding targets, involved in synaptic dysfunction and neuronal loss during aging and neurodegenerative diseases
Calcium Dyshomeostasis and Lysosomal Ca2+ Dysfunction in Amyotrophic Lateral Sclerosis
No full textRecent findings in the understanding of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) revealed that alteration in calcium (Ca2+) homeostasis may largely contribute to motor neuron demise. A large part of these alterations is due to dysfunctional Ca2+-storing organelles, including the endoplasmic reticulum (ER) and mitochondria. Very recently, lysosomal Ca2+ dysfunction has emerged as an important pathological change leading to neuronal loss in ALS. Remarkably, the Ca2+-storing organelles are interacting with each other at specialized domains controlling mitochondrial dynamics, ER/lysosomal function, and autophagy. This occurs as a result of interaction between specific ionic channels and Ca2+-dependent proteins located in each structure. Therefore, the dysregulation of these ionic mechanisms could be considered as a key element in the neurodegenerative process. This review will focus on the possible role of lysosomal Ca2+ dysfunction in the pathogenesis of several neurodegenerative diseases, including ALS and shed light on the possibility that specific lysosomal Ca2+ channels might represent new promising targets for preventing or at least delaying neurodegeneration in ALS
Ca2+ dysregulation in the pathogenesis of amyotrophic lateral sclerosis
No full textAmyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a devastating neurodegenerative disease without appropriate cure. One of the main reasons for the lack of a proper pharmacotherapy in ALS is the narrow knowledge on the molecular causes of the disease. In this respect, the identification of dysfunctional pathways in ALS is now considered a critical medical need. Among the causative factors involved in ALS, Ca2 + dysregulation is one of the most important pathogenetic mechanisms of the disease. Of note, Ca2 + dysfunction may induce, directly or indirectly, motor neuron degeneration and loss. Interestingly, both familial (fALS) and sporadic ALS (sALS) share the progressive dysregulation of Ca2 + homeostasis as a common noxious mechanism. Mechanicistically, Ca2 + dysfunction involves both plasma membrane and intracellular mechanisms, including AMPA receptor (AMPAR)-mediated excitotoxicity, voltage-gated Ca2 + channels (VGCCs) and Ca2 + transporter dysregulation, endoplasmic reticulum (ER) Ca2 + deregulation, mitochondria-associated ER membranes (MAMs) dysfunction, lysosomal Ca2 + leak, etc. Here, a comprehensive analysis of the main pathways involved in the dysregulation of Ca2 + homeostasis has been reported with the aim to focus the attention on new putative druggable targets
Principi di farmacologia clinica, materna e fetale
No full textLo scopo principale degli autori del presente trattato è stato quello di correlare le conoscenze sempre più approfondite sull’azione molecolare dei farmaci con gli effetti farmacologici esercitati nell’uomo e che costituiscono i presupposti razionali della terapia medica. Uno spazio adeguato è stato inoltre riservato alla trattazione degli aspetti farmacocinetici clinici, delle reazioni avverse e delle interazioni tra i farmaci, che rappresentano un aspetto in continuo divenire e che sono spesso alla base di eventi avversi clinicamente rilevanti.[...]
L’ intento del testo è stato quello di fornire un’informazione la più completa possibile con l’inserimento nella trattazione di argomenti che hanno assunto negli ultimi anni particolare rilevanza nel campo delle possibili prospettive terapeutiche più moderne. Nel trattato sono presenti infatti capitoli innovativi quali quello sui Farmaci Biotecnologici a bersaglio definito, sulla Farmacogenetica e sulla Terapia Genica. Completano la trattazione argomenti inerenti gli aspetti socio-sanitari , economici e normativi della Farmacologia contenuti nei capitoli sulla Sperimentazione Clinica dei Farmaci, sulla Farmacoeconomia e sulla Farmacologia del Doping. Infine, in considerazione del largo uso che si fa dei prodotti di origine vegetale , si è ritenuto utile affrontare tale problematica nel capitolo Principi di fitoterapia nella pratica clinic
Principi di farmacologia clinica, materna e fetale
No full textLo scopo principale degli autori del presente trattato è stato quello di correlare le conoscenze sempre più approfondite sull’azione molecolare dei farmaci con gli effetti farmacologici esercitati nell’uomo e che costituiscono i presupposti razionali della terapia medica. Uno spazio adeguato è stato inoltre riservato alla trattazione degli aspetti farmacocinetici clinici, delle reazioni avverse e delle interazioni tra i farmaci, che rappresentano un aspetto in continuo divenire e che sono spesso alla base di eventi avversi clinicamente rilevanti.[...]
L’ intento del testo è stato quello di fornire un’informazione la più completa possibile con l’inserimento nella trattazione di argomenti che hanno assunto negli ultimi anni particolare rilevanza nel campo delle possibili prospettive terapeutiche più moderne. Nel trattato sono presenti infatti capitoli innovativi quali quello sui Farmaci Biotecnologici a bersaglio definito, sulla Farmacogenetica e sulla Terapia Genica. Completano la trattazione argomenti inerenti gli aspetti socio-sanitari , economici e normativi della Farmacologia contenuti nei capitoli sulla Sperimentazione Clinica dei Farmaci, sulla Farmacoeconomia e sulla Farmacologia del Doping. Infine, in considerazione del largo uso che si fa dei prodotti di origine vegetale , si è ritenuto utile affrontare tale problematica nel capitolo Principi di fitoterapia nella pratica clinic
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