Riassunto analitico
I modelli invertebrati ricoprono un ruolo fondamentale nello studio di patologie che colpiscono l’uomo e nella ricerca e sviluppo di efficaci terapie. Tra questi modelli rientra Lymnaea stagnalis, un gasteropode polmonato già oggetto di numerosi studi riguardanti l’apprendimento e la memoria. In particolare, numerose evidenze sperimentali hanno confermato in L. stagnalis il ruolo chiave svolto da molecole insulino-simili durante il processo di apprendimento, consolidamento delle informazioni nella memoria e il successivo richiamo, come già osservato in alcuni mammiferi come roditori ed esseri umani. La complessa relazione tra stress, memoria e modulazione della trasmissione sinaptica è stata oggetto di numerosi studi nel corso dei decenni, ed è stato ampiamente dimostrato che anche lo stress, come la motivazione, riveste un ruolo importante nella formazione della memoria a lungo termine. L’esposizione a uno stress, come ad esempio la mancanza di cibo, può infatti potenziare o deprimere la capacità di apprendere e memorizzare nell’animale, ad esempio studi comportamentali hanno dimostrato che il digiuno severo è associato a scarse performances mnemoniche, le quali risultano invece migliori a seguito di una blanda deprivazione alimentare.
In questo progetto di tesi, articolato in tre parti, sono stati studiati gli effetti trascrizionali e comportamentali indotti da diverse condizioni di stress in esemplari adulti di L. stagnalis sottoposti a restrizioni alimentari. Per prima cosa i livelli di espressione di target implicati nei processi di memoria e apprendimento e/o nel metabolismo glucidico, come il peptide insulino-simile (MIP-II) e il relativo recettore (MIPR), il fattore di trascrizione cAMP response element-binding protein (CREB) e le Heat Shock Protein 40 e 70 (HSP40/HSP70) sono stati valutati tramite real-Time PCR, nel ganglio nervoso di chiocciole nutrite ad libitum, a digiuno da uno o cinque giorni. I livelli di espressione di LymCREB1, LymHSP70 e di LymMIP-R aumentano significativamente a seguito di una grave deprivazione alimentare, mentre il protocollo produce un effetto opposto sui livelli di espressione di LymMIP-II rispetto ai gruppo a digiuno da un giorno o ad libitum.
Successivamente, è stato valutato l’impatto di questi regimi di restrizione alimentare 1) sulla regolazione trascrizionale dei target sopra elencati indotta dall’esposizione a uno shock termico (30°C per un’ora), e 2) sulle risposte comportamentali derivanti dall’associazione tra esposizione a uno stress termico acuto e uno stimolo stressante correlato al cibo (CO). Gli effetti trascrizionali indotti dal digiuno a carico del sistema LymMIP-II/LymMIP-R sono stati confermati in presenza anche di uno stress termico. A livello comportamentale abbiamo confermato come lo stato alimentare in cui si trovano le chiocciole al momento del test abbia un significativo impatto sulle loro capacità di apprendere e memorizzare: le chiocciole moderatamente private di cibo (Day1) mostrano una migliore capacità di memorizzare rispetto agli altri gruppi. Il coinvolgimento della via di segnalazione dell’insulina nelle funzioni mnemoniche non è limitato solo alle chiocciole, ma è conservato attraverso i phyla. L. stagnalis rappresenta un ottimo modello traslazionale per chiarire il coinvolgimento della disregolazione dell’insulina nel deterioramento cognitivo, e sviluppare nuovi approcci terapeutici per numerose malattie neurodegenerative.
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