L'equilibio tra eccitazione ed inibizione nel sistema nervoso centrale: trasmissione sinaptica, plasticità e sinaptopatie
Obiettivo della nostra unità di ricerca �? quello di studiare i meccanismi che regolano l'omeostasi eccitatoria/inibitoria e di definire se e come la loro alterazione contribuisce al progressivo declino cognitivo e ai cambiamenti comportamentali associati con diverse sinaptopatie. Per fare questo, ci concentreremo su un piccolo insieme di proteine sinaptiche che formano complessi macromolecolari e sono coinvolte in disfunzioni neuronali associate a diverse sinaptopatie. L'Unità collaborerà anche con gli altri gruppi della rete per caratterizzare lo sviluppo delle sinapsi eccitatorie e inibitorie nei modelli di topi disponibili nella rete. In particolare l'Unità persegue i seguenti obiettivi:
1) Creazione di colture neuronali pure glutammatergiche e GABAergiche. Come strumento per indagare lo squilibrio E/I nei modelli di sinaptopatie, svilupperemo metodi per l'isolamento e la coltura di popolazioni neuronali eccitatorie e inibitorie pure da topi WT e da modelli murini di sinaptopatie, immunoisolando neuroni inibitori tramite anticorpi anti-Kv3.1b o eliminando selettivamente interneuroni GABAergici da colture miste attraverso un approccio di inattivazione ribosomiale attraverso l’incubazione con anticorpi contro il trasportatore vescicolare di GABA coniugati a saporina. L'uso di colture molto arricchite di neuroni glutammatergici o GABAergici permetterà di studiare la loro differenziazione morfologica, biochimica e funzionale in vitro.
2) Analisi di sviluppo delle sinapsi eccitatorie e inibitorie in modelli genetici di sinaptopatie.
Ci proponiamo di esaminare come la formazione, la stabilità e la plasticità delle sinapsi eccitatorie rispetto alle inibitorie sia influenzata dalla eliminazione di potenziali prodotti genici collegati a sinaptopatie o da mutazioni nei geni collegati a sinaptopatie che sono associate a stati neurologici e psichiatrici. Ci concentreremo su diverse proteine coinvolte in modelli sperimentali di malattie: SNAP25 (ADHD, schizofrenia), TNIK (ADHD, schizofrenia; i topi TNIK sono presenti nel nostro laboratorio grazie a una collaborazione con Seth Grant (Edimburgo)), Eps8 (disabilità intellettive), neuroligin-3 (autismo, in collaborazione con l’unità Cherubini), synapsins (autismo, epilessia, in collaborazione con le unita’ Benfenati e Valtorta). Misureremo la stabilità e il traffico di proteine reporter pre-e post-sinaptiche selettivamente espresse in neuroni eccitatori e inibitori e valutaremo le possibili modificazioni a lungo termine della stabilità sinaptica. L'analisi verrà effettuata in condizioni di riposo o in seguito a trattamenti che portano ad un incremento o inibizione dell’attività di rete.
3) Analisi della funzione e della plasticità sinaptica in modelli murini di schizofrenia, ADHD e disabilità intellettive.
Useremo elettrofisiologia accoppiata ad analisi confocale per valutare, sia in coltura che in vivo, se cambi nell'espressione dei prodotti genici associati a sinaptopatie (SNAP-25, Eps8 e TNIK) influiscono sulla funzionalità della sinapsi, sulla densità e morfologia delle spine dendritiche, sulla plasticità sinaptica strutturale e funzionale.
Risultati attesi: i risultati di questi studi contribuiranno a comprendere alcuni dei meccanismi molecolari che agendo sullo squilibrio E / I o sullo sviluppo sinaptico e sulla morfologia della spina, possono essere alla base di diverse malattie psichiatriche come la schizofrenia, ADHD e disabilità intellettive.
1) Creazione di colture neuronali pure glutammatergiche e GABAergiche. Come strumento per indagare lo squilibrio E/I nei modelli di sinaptopatie, svilupperemo metodi per l'isolamento e la coltura di popolazioni neuronali eccitatorie e inibitorie pure da topi WT e da modelli murini di sinaptopatie, immunoisolando neuroni inibitori tramite anticorpi anti-Kv3.1b o eliminando selettivamente interneuroni GABAergici da colture miste attraverso un approccio di inattivazione ribosomiale attraverso l’incubazione con anticorpi contro il trasportatore vescicolare di GABA coniugati a saporina. L'uso di colture molto arricchite di neuroni glutammatergici o GABAergici permetterà di studiare la loro differenziazione morfologica, biochimica e funzionale in vitro.
2) Analisi di sviluppo delle sinapsi eccitatorie e inibitorie in modelli genetici di sinaptopatie.
Ci proponiamo di esaminare come la formazione, la stabilità e la plasticità delle sinapsi eccitatorie rispetto alle inibitorie sia influenzata dalla eliminazione di potenziali prodotti genici collegati a sinaptopatie o da mutazioni nei geni collegati a sinaptopatie che sono associate a stati neurologici e psichiatrici. Ci concentreremo su diverse proteine coinvolte in modelli sperimentali di malattie: SNAP25 (ADHD, schizofrenia), TNIK (ADHD, schizofrenia; i topi TNIK sono presenti nel nostro laboratorio grazie a una collaborazione con Seth Grant (Edimburgo)), Eps8 (disabilità intellettive), neuroligin-3 (autismo, in collaborazione con l’unità Cherubini), synapsins (autismo, epilessia, in collaborazione con le unita’ Benfenati e Valtorta). Misureremo la stabilità e il traffico di proteine reporter pre-e post-sinaptiche selettivamente espresse in neuroni eccitatori e inibitori e valutaremo le possibili modificazioni a lungo termine della stabilità sinaptica. L'analisi verrà effettuata in condizioni di riposo o in seguito a trattamenti che portano ad un incremento o inibizione dell’attività di rete.
3) Analisi della funzione e della plasticità sinaptica in modelli murini di schizofrenia, ADHD e disabilità intellettive.
Useremo elettrofisiologia accoppiata ad analisi confocale per valutare, sia in coltura che in vivo, se cambi nell'espressione dei prodotti genici associati a sinaptopatie (SNAP-25, Eps8 e TNIK) influiscono sulla funzionalità della sinapsi, sulla densità e morfologia delle spine dendritiche, sulla plasticità sinaptica strutturale e funzionale.
Risultati attesi: i risultati di questi studi contribuiranno a comprendere alcuni dei meccanismi molecolari che agendo sullo squilibrio E / I o sullo sviluppo sinaptico e sulla morfologia della spina, possono essere alla base di diverse malattie psichiatriche come la schizofrenia, ADHD e disabilità intellettive.
- Principal Investigators:
-
-
MICHELA MATTEOLI
-
MICHELA MATTEOLI
- Financing institution:
- MINISTERO DELL'ISTRUZIONE E DEL MERITO
- Type:
- PRIN10-11 - PRIN bando 2010-11
- Project leader:
- UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI GENOVA
- Year:
- 2010
- Duration:
- 36
- Status:
- Closed