Riassunto analitico
I microRNA (miRNA) sono piccole molecole di RNA non codificanti lunghe circa 17-22 paia di basi, coinvolte nel silenziamento dell’espressione genica post-trascrizionale mediante il riconoscimento di specifiche sequenze nell’RNA messaggero (mRNA) bersaglio. I miRNA regolano numerosi processi biologici sia in condizioni fisiologiche che patologiche; possono essere espressi in maniera differenziale durante lo sviluppo pre- e post-natale così come nell’adulto, mostrando spesso una distribuzione cellulo- e tessuto-specifica. Recentemente, è stata dimostrata l’importanza di specifici miRNA, durante lo sviluppo post-natale, nel determinare il corretto bilanciamento tra eccitazione ed inibizione a livello dei circuiti neuronali; alterazioni dell’attività elettrica nel cervello sono caratteristiche comuni a diverse patologie del neurosviluppo come autismo, sindrome di Rett, schizofrenia ed epilessia. Nei roditori, il processo di sviluppo cerebrale termina nelle prime settimane di vita postnatale, momento in cui i circuiti vanno incontro a maturazione e viene definito il rapporto tra input eccitatori ed inibitori che determinerà l’eccitabilità e la funzionalità dei circuiti neuronali nell’adulto. Nell’ippocampo di topo, i livelli di espressione di miR-218 aumentano tra E16 e P12, finestra temporale considerata rilevante per il neurosviluppo. L’obiettivo del presente progetto di tesi è stato quello di determinare gli effetti del silenziamento di miR-218 durante lo sviluppo post-natale nel topo, mediante l’utilizzo di un antagonista (a218) o di una sequenza scramble di controllo (ctrl). Studi preliminari di elettrofisiologia e calcium imaging ex vivo hanno dimostrato che l’inibizione precoce di miR-218 con a218 causa ipereccitabilità neuronale in ippocampo a partire dalla seconda settimana di sviluppo post-natale (P8) e persiste in età adulta (P42-46); anche il numero di spine dendritiche dei neuroni piramidali risulta significativamente ridotto. I dati ottenuti in vivo hanno invece dimostrato che, in entrambi i sessi, il profilo comportamentale di topi a218 non risulta significativamente alterato rispetto ai topi ctrl. Più specificamente, nei topi a218, le funzioni motorie e il comportamento esplorativo sono preservati, risultano inalterati i processi ippocampo-dipendenti come apprendimento, memoria procedurale e spaziale. Inoltre, per quanto riguarda l’analisi di comportamenti che dipendono dalla corretta e funzionale integrazione di circuiti multipli quali ippocampo, nuclei della base, corteccia e amigdala (circuti limbici), i topi a218 non mostrano livelli alterati di interazione sociale, ansietà e depressione, ma un aumento dei comportamenti stereotipati. Pertanto, l’inibizione di miR-218 durante il neurosviluppo postnatale induce un aumento della ipereccitabilità dei neuroni piramidali dell’ippocampo senza però evidenti alterazioni del fenotipo comportamentale nel topo. Non si esclude tuttavia che i topi a218 presentino una maggiore suscettibilità a stimoli farmacologici. Questa ipotesi sarà oggetto di analisi dei prossimi studi.
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Abstract
I microRNA (miRNA) sono piccole molecole di RNA non codificanti lunghe circa 17-22 paia di basi, coinvolte nel silenziamento dell’espressione genica post-trascrizionale mediante il riconoscimento di specifiche sequenze nell’RNA messaggero (mRNA) bersaglio. I miRNA regolano numerosi processi biologici sia in condizioni fisiologiche che patologiche; possono essere espressi in maniera differenziale durante lo sviluppo pre- e post-natale così come nell’adulto, mostrando spesso una distribuzione cellulo- e tessuto-specifica. Recentemente, è stata dimostrata l’importanza di specifici miRNA, durante lo sviluppo post-natale, nel determinare il corretto bilanciamento tra eccitazione ed inibizione a livello dei circuiti neuronali; alterazioni dell’attività elettrica nel cervello sono caratteristiche comuni a diverse patologie del neurosviluppo come autismo, sindrome di Rett, schizofrenia ed epilessia. Nei roditori, il processo di sviluppo cerebrale termina nelle prime settimane di vita postnatale, momento in cui i circuiti vanno incontro a maturazione e viene definito il rapporto tra input eccitatori ed inibitori che determinerà l’eccitabilità e la funzionalità dei circuiti neuronali nell’adulto. Nell’ippocampo di topo, i livelli di espressione di miR-218 aumentano tra E16 e P12, finestra temporale considerata rilevante per il neurosviluppo. L’obiettivo del presente progetto di tesi è stato quello di determinare gli effetti del silenziamento di miR-218 durante lo sviluppo post-natale nel topo, mediante l’utilizzo di un antagonista (a218) o di una sequenza scramble di controllo (ctrl). Studi preliminari di elettrofisiologia e calcium imaging ex vivo hanno dimostrato che l’inibizione precoce di miR-218 con a218 causa ipereccitabilità neuronale in ippocampo a partire dalla seconda settimana di sviluppo post-natale (P8) e persiste in età adulta (P42-46); anche il numero di spine dendritiche dei neuroni piramidali risulta significativamente ridotto. I dati ottenuti in vivo hanno invece dimostrato che, in entrambi i sessi, il profilo comportamentale di topi a218 non risulta significativamente alterato rispetto ai topi ctrl. Più specificamente, nei topi a218, le funzioni motorie e il comportamento esplorativo sono preservati, risultano inalterati i processi ippocampo-dipendenti come apprendimento, memoria procedurale e spaziale. Inoltre, per quanto riguarda l’analisi di comportamenti che dipendono dalla corretta e funzionale integrazione di circuiti multipli quali ippocampo, nuclei della base, corteccia e amigdala (circuti limbici), i topi a218 non mostrano livelli alterati di interazione sociale, ansietà e depressione, ma un aumento dei comportamenti stereotipati. Pertanto, l’inibizione di miR-218 durante il neurosviluppo postnatale induce un aumento della ipereccitabilità dei neuroni piramidali dell’ippocampo senza però evidenti alterazioni del fenotipo comportamentale nel topo. Non si esclude tuttavia che i topi a218 presentino una maggiore suscettibilità a stimoli farmacologici. Questa ipotesi sarà oggetto di analisi dei prossimi studi.
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