In condizioni normali, nella cellula operano sistemi di difesa antiossidante molto efficienti, c’è un equilibrio tra proossidanti ed antiossidanti necessario per il mantenimento di un sistema di difesa antiossidante che, durante il normale metabolismo cellulare, è in grado di eliminare tutti i radicali liberi che si generano (7). Numerosi dati sperimentali evidenziano il coinvolgimento dello stress ossidativo nel meccanismo dell’invecchiamento e delle neurodegenerazioni (19).
Negli ultimi anni, da quando lo stress ossidativo è stato ritenuto alla base di alcuni, aspetti della neurodegenerazione, sono state condotte numerose ricerche sperimentali allo scopo di ridurre gli effetti dello stress ossidativo attraverso l’utilizzo degli scavengers dei radicali liberi (32).
Da un punto di vista molecolare, nel sistema nervoso centrale (SNC), le cellule sono in grado di combattere lo stress ossidativo con molte risorse, tra cui le molecole bioattive (glutatione, tioredoxina, flavonoidi), l’acido lipoico, enzimi (proteine dello shock termico, superossido dismutasi, catalasi, glutatione perossidasi, tioredoxina reduttasi, ecc) e fattori trascrizionali di proteine redox sensibili. (64). Le proteine heat shock (HSP) sono uno dei sistemi di difesa più studiati attivi contro il danno cellulare. Le “heat shock response”contribuiscono ad istaurare uno stato citoprotettivo in un ampia varietà di patologie umane, come l’infiammazione, il cancro, l’invecchiamento ed i disordini neurodegenerativi. La famiglia dei vitageni, composta dalle “heat shock proteins” HO-1, Hsp70, dal sistema della tiredoxina e dalle sirtuine (64), ha aperto nuove prospettive in medicina e farmacologia, per cui molecole capaci di attivare questi meccanismi di difesa appaiono possibili candidati per nuove strategie citoprotettive (157-161).
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Gli obiettivi della presente ricerca sono i seguenti:
1. Invecchiamento:
- dosare i livelli di espressione delle proteine dello stress, mediante analisi Western blot, in aree cerebrali di ratti invecchiati, utilizzando anticorpi specifici: Hsp-90, Hsp-70, HO-1, Trx, TrxR, CN1, 4-HNE, DPNH.
- investigare il ruolo svolto dai radicali liberi nei processi di invecchiamento, attraverso un approccio di redox proteomica
-analizzare l’ossidazione di specifiche proteine, attraverso la misura dei livelli di proteine carbonilate, in quattro diverse regioni cerebrali di ratti (ippocampo, cervelletto, corteccia e striato) di 28 mesi (senescenti) e di 12 mesi (adulti).
-identificare le proteine che sono specificatamente ossidate durante i processi di invecchiamento nelle diverse regioni cerebrali, in quanto molte di queste proteine sono correlate alla funzionalità dei mitocondri, al metabolismo energetico e con attività di chaperoni.
2. Sclerosi multipla
Esistono evidenze sperimentali che indicano che la MS è una malattia multifattoriale, che origina dall’interazione di fattori genetici e ambientali e si conosce ancora poco sulle causa e sui fattori che contribuiscono al suo decorso (8). È stato ipotizzato che il sistema redox e quindi il bilancio redox ossidante/antiossidante è implicato nella patogenesi della MS (13).
L’obiettivo della presente ricerca sarà quello di valutare la risposta sistemica allo stress cellulare e lo stress ossidativo associato per dimostrare la presenza di markers ossidativi nel plasma, nei linfociti e nel liquor di pazienti affetti da sclerosi multipla di tipo RR in fase di attività, comparandoli con soggetti sani omogenei per età, per ottenere un quadro dei meccanismi molecolari che regolano la risposta allo stress cellulare durante la progressione della malattia e per tracciare un percorso nella ricerca di
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sostanze che possano promuovere la neuroprotezione, modificando la storia naturale della malattia.
La ricerca prevede i seguenti obiettivi:
-dosare il livello delle Hsp-72, e dell’HO-1 e delle SIRT nel plasma e nei linfociti di soggetti controllo e di soggetti affetti da MS, mediante analisi Western blot.
-studiare, attraverso un approccio di redox proteomica il ruolo svolto dai radicali liberi nella Sclerosi Multipla.
-analizzare l’ossidazione di specifiche proteine, attraverso la misura dei livelli di proteine carbonilate nel siero di pazienti affetti da Sclerosi Multipla ed in soggetti controllo.
3 Antiossidanti e neuroblastoma
Per capire i possibili meccanismi alla base dell’azione protettiva di molecole ad attività antiossidante tra cui l’HBB-2 nel Sistema Nervoso Centrale, verrà studiato, in vitro, il ruolo citoprotettivo dell’HBB-2 nei confronti degli insulti infiammatori ed ossidativi, mediati dal SIN-1, generatore di perossinitrito (NO) ed in cellule umane di neuroblastoma (SH- SY5Y).
Per verificare gli effetti citoprotettivi dell’HBB-2 saranno condotti studi in vitro in cellule umane di neuroblastoma (SH-SY5Y) per:
- esaminare, l’effetto neuroprotrettivo della L-acetilcarnitina in cellule umane di neuroblastoma SH-SY5Y esposte a stress ossidativo indotto dall’H2O2.
- valutare i livelli di espressione dell’Hsp-70 e dell’HO-1, come markers di stress ossidativo, e la vitalità cellulare per indagare gli effetti citoprotettivi dell’L-acetil-carnitina, in cellule umane di neuroblastoma SH- SY5Y esposte a stress ossidativo in assenza e presenza di L-acetil-carnitina
- valutare i livelli delle stress protein nel neuroblastoma umano sottoposto a stress nitro sativo dopo trattamento con HBB-2.
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4. Lesione al midollo spinale e Carnosina
L’importanza della mediazione dei radicali liberi nel danno cellulare nella SCI (lesione al midollo spinale) è sostenuta da un ampio numero di studi sperimentali e clinici che dimostrano l’efficacia degli agenti antiossidanti nel migliorare il danno neuronale (106,119,141,142).
Sebbene l’esatto ruolo biologico non è ancora conosciuto, numerosi studi hanno dimostrato che, sia a livello dei tessuti che degli organelli cellulari, l’L-Carnosina ha proprietà antiossidanti, in quanto previene e riduce l’accumulo di sostanze ossidate derivate dalla perossidazione lipidica ed ha una stupefacente azione anti-aging (143). Scopo della presente ricerca è stato quello di studiare, l’efficacia della L-carnosina e della D- carnosina in modelli di animali con lesione al midollo spinale (SCI).
L’obiettivo è stato quello di determinare i livelli di espressione dei markers di stress ossidativo dell’Hsp-70 in topi con SCI in assenza e presenza di L-carnosina e D-carnosina rispetto ai topi controllo.
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