Riassunto analitico
Gli epiteli corneali e congiuntivali umani vengono costantemente rigenerati durante tutta la loro vita grazie alle cellule staminali residenti (SCs).
Alcuni disturbi oculari ( bruciature, patologie trofiche/ auto-immuni ) possono danneggiare le cellule staminali della congiuntiva e della cornea causando sia una deficienza delle cellule staminali del limbus (LSCD) sia un’ alterazione del numero delle cellule goblet con conseguente diminuzione della secrezione delle mucine. Una parziale LSCD può migliorare grazie ad un trattamento farmacologico che permette sia il reclutamento sia l’attivazione delle cellule staminali rimanenti del Limbus.
La neurotrofina NGF ha un ruolo polivalente sulla superficie oculare, esercitando un’azione trofica e una modulazione della riparazione del tessuto corneale e congiuntivale. L’NGF come trattamento in gocce promuove una riparazione della cornea nei pazienti con cheratite neurotrofica e spesso con LSCD, suggerendo che proprio questo fattore neurotrofico eserciti un’azione specifica sulle cellule staminali della superficie oculare.
Questo progetto si pone come principale obiettivo l’investigare le potenzialità del ruolo che ha l’NGF e TrkANGFR/p75 NTR nella proliferazione e/o differenziazione delle cellule staminali corneali e congiuntivali.
L’identificazione dell’espressione di questi recettori, , TrkA e p75, nelle cellule basali epiteliali situati nel limbus rafforza l’idea che essi possano essere marcatori staminali del limbus/ congiuntiva.
Sono stati condotti studi in vitro sia sulle linee cellulari umane epiteliali della congiuntiva e della cornea sia sulle cellule primarie. Abbiamo correlato l’espressione di TrkANGFR e di p75NTR ai marcatori di staminalità -noti nel limbus- (ΔN p63α, Bmi1,c/EBPδ), di differenziamento (14-3-3σ, K3/K12, K19/MUC1 and MUC5AC), di proliferazione (Ki67/Edu) dopo il trattamento di NGF e non. Andremo poi ad analizzare gli effetti sulle cellule primarie sia dopo l’esposizione ad NGF sia dopo quella ad inibitori specifici per TrkA/p75 o siRNAs.
In più abbiamo effettuato studi in vitro al fine di capire le vie di differenziamento, le quali guidano l’attivazione delle cellule staminali congiuntivali verso la generazione delle cellule goblet.
Fin a quando il progetto sarà focalizzato sui meccanismi biochimici/molecolari implicati nella patogenesi dei disturbi oculari, questi risultati avranno un’implicazione diretta con la ricerca di base, con il sapere clinico e con industria farmaceutica, conducendo ad un potenziale intervento terapeutico.
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Abstract
The human corneal and conjunctival epithelia are constantly renewed during the life-time due to self-process depending on ocular epithelial stem cells (SCs).
Several ocular diseases (burns, autoimmune/trophic pathologies) may damage corneal and conjunctival SCs, leading respectively to Limbal Stem cells Deficiency (LSCD) and alteration in goblet cells numbers and mucin secretion. Partial LSCD may benefit by drug treatments to allow both recruitment and/or activation of survived SCs.
Nerve Growth Factor (NGF) has a pleitrophic action on ocular surface, exerting trophic support and modulation of corneal and conjunctiva healing. NGF eye drop promotes corneal healing in patients with neurotrophic keratitis, often with LSCD, suggesting that NGF exerts a specific action on ocular surface SCs.
The overall aim of this project is to investigate the potential role of NGF and TrkANGFR/p75 NTR for the proliferation and/or differentiation of conjunctival and corneal SCs.
The identification of the expression of these receptors, TrkA and p75, in limbal basal epithelial cells was proposed as limbal/congiuntival stemness feature.
In vitro studies are performed on both human conjunctival/corneal epithelial cell lines and primary cultures. TrkANGFR and p75NTR expression are related to stemness (ΔN p63α, Bmi1, C/EBPδ), differentiation (14-3-3σ, K3/K12, K19/MUC1 and MUC5AC), proliferation (Ki67/Edu) and apoptosis/survival markers after NGF treatment. Cells are exposed to NGF, specific TrkA/p75 inhibitors or siRNAs and the effects are going to be evaluated by microarray analysis.
The project explores whether NGF healing activity is linked to a recruitment in activation/recruitment of ocular surface SCs.
In addition we perfomed in vitro studies, in order to understand the differentiation pathways which direct proliferating conjunctival epithelial cells to generate a more differentiated mucin secretory conjunctival goblet cells.
Results can have direct relevance for basic research, clinical knowledge and pharmaceutical industry, since the project will focus on biochemical/molecular mechanisms involved in the pathogenesis of ocular diseases, leading to potential therapeutic intervention.
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