La presente proposta intende essere il logico proseguimento di progetti di ricerca in precedenza finanziati da quest'Ateneo, rivolti a indagare in modelli cellulari la natura degli eventi in grado di innescare transizioni neurotossiche nel compartimento microgliale. Questi studi hanno contribuito a rivelare come nella via di attivazione microgliale che caratterizza il quadro clinico del morbo di Alzheimer (AD) entrino in gioco in modo selettivo variazioni di livelli di espressione proteica (meccanismi di proteostasi), modulazione di vie di segnalazione, e modificazioni post-traduttive delle specie proteiche preesistenti il momento dell'attivazione.
La funzionalità e l'integrità del compartimento neuronale richiedono scambi interattivi tra le diverse componenti. Per questo motivo, recentemente lo stesso gruppo di ricerca si è rivolto alla determinazione dei profili proteomici delle vescicole extracellulari rilasciate dalla microglia nello stato di immunosorveglianza. Nell'ambito della presente richiesta si propone di ampliare la raccolta di questi dati anche allo stato microgliale pro-infiammatorio indotto specificatamente da peptidi beta amiloidi. Queste informazioni potranno essere utilizzate per indagare eventuali ulteriori messaggi molecolari selettivi che le cellule microgliali sono in grado di inviare alle cellule del compartimento neuronale come messaggi di difesa o come ulteriore inasprimento di risposte neurotossiche.
Nell'impalcatura dell'indagine, che si propone con questa richiesta di finanziamento sarà inoltre compresa una linea di ricerca di grande interesse attuale, rivolta a comprendere le relazioni molecolari tra transizioni microgliali, depositi amiloidei, e infezioni fungine.
I risultati attesi da questi due obiettivi sperimentali, che saranno affrontati dal gruppo di ricerca in modo parallelo ma intimamente complementare, contribuiranno ad approfondire l'analisi degli eventi molecolari della trasformazione microgliale nella neurodegenerazione.
Proprio all'inizio di quest'anno, il gruppo del Baylor College of Medicine guidato da David Corry ha 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 [ref.10 del precedente paragrafo]. 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 fungistatica 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.
I risultati presentati dal gruppo americano, in parte ottenuti con metodologie che il nostro gruppo aveva già proposto nella precedente richiesta di finanziamento 2017 a questo Ateneo (peraltro senza successo), sono quindi in grado di fornirci nuovo sprone a investire le competenze multidisciplinari del nostro gruppo per verificare lo stesso pannello di biomarcatori della transizione pro-infiammatoria indotta da amiloidi da noi acquisiti in passato, in cellule attivate in presenza di una componente fungina.
In particolare, intendiamo ampliare l'analisi del ruolo dell'infezione fungina a specie del genere di Candida in grado di sviluppare resistenza ai farmaci. Il razionale di questa nuova idea progettuale è che nella popolazione umana le candidosi disseminate più gravi sono di solito causate sia da ceppi resistenti di C. albicans ma anche da C. glabrata, un lievito aploide che rappresenta circa il 15% delle infezioni da Candida registrate in tutto il mondo, in particolare quelle sistemiche. Di particolare interesse è inoltre l'osservazione, riportata in diversi studi, che l'acquisizione nosocomiale di C. glabrata sia un evento molto diffuso, non collegato a immunodeficienze (come tipicamente per le candidosi di C. albicans) ma piuttosto a fattori esogeni all'organismo affetto, quali una prolungata durata del ricovero in ospedale e precedenti trattamenti antimicrobici [1].
Contiamo pertanto di confrontare i profili di cellule microgliali sottoposte a peptide Ab o a infezione controllata da parte di specie di Candida selvatici e resistenti, identificando per la prima volta 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. Vitali et al 2017 Journal Chemother 29: 164