La presente proposta intende essere il logico proseguimento di progetti di ricerca già finanziati al PI da quest'Ateneo, rivolti a indagare la natura degli eventi che inducono transizioni neurotossiche nel compartimento microgliale. In questi studi abbiamo già evidenziato come nella via di attivazione microgliale associata al quadro clinico del morbo di Alzheimer (AD) entrino in gioco fini modulazioni del proteoma microgliale.
Nell'impalcatura dell'indagine della presente richiesta, percorreremo una linea di ricerca di grande interesse attuale, che prende spunto dall'osservazione che Candida albicans, il principale agente fungino coinvolto in infezioni umane sistemiche, è in grado di attivare la microglia verso un fenotipo M1 pro-infiammatorio. L'ipotesi alla base delle nostre indagini è quindi che la risposta neurotossica da parte della microglia atta a scatenare la reazione infiammatoria alla base della progressione dell'AD, possa essere causata dalla copresenza nel SNC di depositi amiloidei e di organismi infettivi, anche in quantità subclinica. Pertanto, saranno affinate le conoscenze sul ruolo di C.albicans, utilizzando ceppi di laboratorio con differenti caratteristiche di resistenza ed isolati clinici. Carattere originale della presente proposta sarà inoltre l'estensione della ricerca agli effetti indotti da organismi fungini di genere Malassezia, simili a Candida per comportamento come commensali e per diffusione sistemica, ma ancora poco caratterizzati dal punto di vista biochimico. Ci focalizzeremo inizialmente sulla caratterizzazione proteomica della parete cellulare, l'interfaccia diretta tra il fungo e l'ospite, le cui componenti sono in grado di stimolare la risposta immunitaria naturale ed acquisita dell'ospite.
I risultati attesi di questi obiettivi sperimentali, contribuiranno ad individuare le caratteristiche strutturali fungine specifiche e/o aspecifiche in grado di innescare la trasformazione microgliale alla base dei processi neurodegenerativi.
Il gruppo del Baylor College of Medicine guidato da David Corry ha recentemente osservato che l'infezione cerebrale da parte di C. albicans, indotta a basso grado di virulenza sperimentalmente in cervelli di topo, si accompagna alla formazione di strutture granulomatose nel tessuto cerebrale e a deficit di memoria [1]. Un aspetto particolarmente interessante del risultato è che le placche osservate nel cervello dei topi sono assai simili alle tipiche placche che si riscontrano nel cervello dei malati di Alzheimer. Infine, gli stessi autori sono riusciti a dimostrare che i peptidi Ab endogeni che si accumulano al centro della granulosi indotta dalle cellule fungine, probabilmente rilasciati dalla proteina umana APP per azione della componente proteica presente nel secreto dell'ospite, sono in grado di esaltare l'azione funginostatica della microglia. Questi risultati quindi supportano l'ipotesi che anche in vivo la risposta neurotossica da parte della microglia alla ripetuta presenza nel SNC di organismi infettivi (per travaso dal sistema sanguigno mediante meccanismi ancora non completamente compresi) possa essere elicitata dalla presenza nel sito di infezione cerebrale di materiale amiloideo. L'amiloidosi fungo-dipendente, utile a difendere il tessuto dall'agente estraneo in caso di infezioni a bassa carica di virulenza, se cronicizzata, potrebbe pertanto rappresentare un altro meccanismo con cui la risposta di difesa tipica delle cellule microgliali viene esacerbata dalla persistenza del segnale, e si trasforma in un danno neurotossico.
Grazie alle ricerche svolte lo scorso anno nell'ambito del progetto di Ateneo 2020, siamo stati in grado di evidenziare che la risposta microgliale evocata dalla presenza della componente fungina richiede l'acquisizione da parte del fungo di caratteri di virulenza rispetto ai ceppi selvatici ed in particolare l'acquisizione della resistenza ai farmaci antifungini. La nostra scoperta apre un capitolo nuovo per la ricerca delle caratteristiche fenotipiche necessarie ad un fungo per provocare la risposta microgliale. Obiettivo di questa fase sarà quello di evidenziare i fattori di virulenza necessari alla Candida per la sua sopravvivenza in presenza della microglia e per elicitare la transizione microgliale verso la forma infiammatoria e analizzare, investendo le competenze multidisciplinari del nostro gruppo, il pannello di biomarcatori della transizione pro-infiammatoria indotta da amiloidi da noi acquisiti in passato, in cellule attivate in presenza di una componente fungina.
Novità di questa proposta, sarà ampliare l'analisi dell'azione fungina sulla transizione microgliale e nella patogenesi delle malattie neurodegenerative studiando l'azione di specie fungine appartenenti al genere Malassezia, un fungo in grado come Candida, di provocare infezioni sistemiche croniche. Lo studio proteomico della parete cellulare di Malassezia, permetterà di valutare i fattori di virulenza di questo genere e di confrontarli con quelli noti di Candida per cercare di capire se la risposta microgliale e la sopravvivenza fungina siano guidate da fattori specifici o aspecifici.
Contiamo anche di confrontare i profili di cellule microgliali sottoposte a peptide Ab o a infezione controllata da parte di Candida e di Malassezia identificando i tratti morfologici, funzionali e proteomici distintivi di questa transizione ospite-dipendente. La possibile identificazione di nuove vie di segnalazione (intra- o extra-cellulari) aprirebbe la prospettiva all'utilizzazione di nuovi biomarkers selettivi nella diagnostica preventiva di malattie neurodegenerative, e finanche alla progettazione di farmaci mirati alla loro prevenzione.
1. Wu Y. et al. 2019 Nature Comm 10:58