Studi di citossicità del peptide beta-amiloide (1-40), implicato nel morbo di Alzheimer, su protisti utilizzati come organismi modello

Molte malattie neurodegenerative, tra cui il Morbo di Alzheimer, il Morbo di Parkinson, l’Encefalopatia Spongiforme e la Corea di Huntington, sono caratterizzate dalla presenza di grosse strutture filamentose dette fibrille amiloidi, derivanti dall'aggregazione ordinata di specifiche proteine o polipeptidi, diversi a seconda della patologia. Questi aggregati presentano delle caratteristiche chimico-fisiche comuni: morfologia fibrillare, predominanza di struttura secondaria β-sheet, estrema stabilità e insolubilità nei comuni solventi organici, resistenza alle proteasi. La comprensione dei processi molecolari che sono alla base della fibrillogenesi, essenziale per capire l’origine di queste patologie, potrebbe contribuire a mettere a punto nuove strategie terapeutiche e preventive. Di recente, è stata posta in discussione l’idea che la tossicità sia dovuta alle fibrille insolubili, le quali rappresenterebbero, invece, una struttura molecolare di minima energia per le proteine aggregate, mentre si è rafforzata l’ipotesi che siano gli intermedi oligomerici i veri agenti citotossici.
Nel mio lavoro di ricerca, svolto presso l’Istituto di Biofisica del CNR di Pisa, l’attenzione è stata focalizzata sul peptide β-amiloide(1-40), responsabile del Morbo di Alzheimer, che forma grossi aggregati fibrillari nel parenchima cerebrale, noti come placche senili. Sono stati effettuati studi spettroscopici in vitro con cui è stata analizzata la cinetica di aggregazione del peptide, in modo da capire come avvenga il processo di fibrillogenesi ed, eventualmente, come possa essere perturbato. Quindi, gli stessi studi spettroscopici sono stati eseguiti in presenza di un potenziale inibitore, l’ipericina. Questa è una molecola aromatica policiclica estratta dall’ Hypericum perforatum (noto come Erba di San Giovanni), la quale è in grado di interagire con i residui aromatici del peptide, perturbandone il processo di aggregazione. Parallelamente, è stato affrontato il problema di quale sia la forma citotossica patologica (oligomero intermedio o fibrilla matura) così come il suo meccanismo d’azione (alterazione della membrana cellulare). Recentemente, test innovativi di citotossicità in vitro su protisti, usati come cellule-organismi modello, stanno riscuotendo un crescente interesse perché in grado di correlare le modifiche del comportamento motorio dei microorganismi a un eventuale danno cellulare anche non letale . Nel mio lavoro di tesi, quindi, è stato effettuato uno studio volto a comprendere se e come il peptide β-amiloide(1-40), in differenti fasi di fibrillogenesi, possa alterare le risposte comportamentali di alcuni protisti delle quali siano noti i meccanismi molecolari e fisiologici come, per esempio, l'apertura/chiusura di specifici canali di membrana. .In particolare, tre sono stati i protisti presi in esame, essendo il loro comportamento motorio a lungo studiato e ben caratterizzato dal gruppo di ricerca con cui lavoro: il ciliato Blepharisma japonicum, e le microalghe Euglena gracilis e Dunaliella salina. Utilizzando due sofisticati sistemi di analisi d’immagine computerizzata, Ecotox e Matrox Odissey Image Sistem, e ponendo particolare attenzione alla scelta dei parametri più significativi nel rivelare gli effetti citotossici, sono state monitorate la motilità e la velocità media di popolazioni cellulari incubate, per tempi diversi, con la forma monomerica, oligomerica e fibrillare del peptide β-amiloide(1-40). I risultati di questi esperimenti innovativi pongono le basi per esperimenti futuri volti alla migliore comprensione del meccanismo di azione del peptide β-amiloide e alla ricerca di terapie alternative per la cura del morbo di Alzheimer.