breve sintesi del progetto di ricerca

BREVE SINTESI DEL PROGETTO DI RICERCA
IL RUOLO DELLE ANIDRASI CARBONICHE CEREBRALI NEI PROCESSI DI
MEMORIA VALUTATI MEDIANTE IL TEST DEL RICONOSCIMENTO DEGLI
OGGETTI NEL TOPO
INTRODUZIONE
La carbonato deidratasi (o anidrasi carbonica; CAH) è un enzima, appartenente
alla classe delle liasi, che è presente nei globuli rossi e nei mesofilli delle piante
C4 e CAM, il cui compito è quello di catalizzare la reazione tra anidride carbonica
(CO2) e acqua (H2O) a dare acido carbonico (H2CO3) e la reazione inversa, da
acido carbonico ad acqua e anidride carbonica, secondo l'equazione chimica:
H2O + CO2
HCO3- + H+
La direzione in cui la reazione ha luogo dipende dalla concentrazione di CO2: se
questa è bassa (come nei polmoni) l'acido viene dissociato, e viene liberata
anidride carbonica; se questa è elevata, l'anidride si lega all'acqua che forma i
carbonati e questi vengono trasportati dal sangue ai polmoni. Della proteina ne
esistono almeno 12 isoforme, contrassegnate con numeri romani; hanno svariata
distribuzione tessuto-dipendente e tutte necessitano di zinco per la loro catalisi.
Tra i ruoli biologici oramai riconosciuti alle CAHs vi sono:
acidificazione del tessuto renale
controllo ionico dell'apparato riproduttivo
riassorbimento osseo
controllo della gluconeogenesi
secrezione acida gastrica.
Le isoforme IX e XII sono state correlate alla proliferazione cellulare ed
all'oncogenesi, dato che sono espresse in elevate concentrazioni in molti tipi di
tumori umani.
IMPORTANZA DELL’ANIDRASI CARBONICA NEI PROCESSI COGNITIVI
Le sinapsi rappresentano il bersaglio finale attraverso cui gli eventi correlati alla
memoria realizzano la loro espressione funzionale. Questi implicano sia
modificazioni operative in sinapsi preesitenti che formazione di nuove sinapsi
mediante l’intervento di varii neurotrasmettitori e mediatori intracellulari (1-3).
L’ippocampo e la corteccia sono regioni chiave nell’esecuzione dei processi di
memoria. Modificazioni dell’attivitá dell’anidrasi carbonica nei neuroni
ippocamapali e della corteccia rappresentano un meccanismo di alternanza dello
stao operativo di sinapsi GABAergiche e non solo (4-6).
FINALITÁ DELLO STUDIO
Lo studio si pone come obbiettivo quello di indagare gli effetti sia del blocco che
dell’attivazione delle anidrasi carboniche cerebrali su processi mnemonici studiati
mediante il test del riconoscimento degli oggetti (Object Recognition).
Il test di riconoscimento degli oggetti è un modello comportamentale che si
presta bene per una valutazione della memoria episodica, elaborata nella
corteccia prefrontale. È infatti costituito da esperimenti brevi, non ripetuti e privi di
rinforzi primari (come il cibo o uno shock elettrico), e non prevede
l’apprendimento di alcuna regola, in quanto si basa solo sullo spontaneo
comportamento esplorativo degli animali nei confronti degli oggetti. Questo
modello comportamentale è infatti basato sulla tendenza naturale dei topi ad
esplorare più accuratamente e per maggior tempo stimoli/oggetti nuovi (novel),
rispetto a quelli che hanno già visto in precedenza (familiar).
Il test è condotto in una arena “open-field” appositamente predisposta, costituita
da pareti di polivinilcloruro bianco di dimensioni 60x70 cm, il pavimento
dell’arena, su cui vengono posti gli animali, è costituito da una griglia metallica
per facilitare le operazioni di pulizia. Lo strumento è posizionato in una stanza
isolata dai rumori.
Ogni animale verrá sottoposto al test individualmente, e verrá posta attenzione a
rimuovere ogni traccia olfattoria tra un animale e l’altro pulendo l’arena e gli
oggetti del test con alcool. Gli effetti dei farmaci somministrati (attivatori ed
inibitori delle anidrasi carboniche sintetizzati nel laboratorio del Dr. Claudiu
Supuran dell’Universitá di Firenze) saranno valutati misurando le variazioni
indotte della durata dell’esplorazione degli oggetti nuovi e familiari rispetto ad
animali di controllo.
BIBLIOGRAFIA
1) Vogt, K.E. and Regehr, W.G. (2001) Cholinergic modulation of excitatory
synaptic transmission in the CA3 area of the hippocampus. Proc. Natl. Acad. Sci.
U. S. A. 21, 75–83
2) Attwell, P.J. et al. (1999) Cerebellar cortical AMPA–kainate receptor blockade
prevents performance of classically conditioned nictitating membrane responses.
J. Neurosci. 19, RC45
3) Oestreicher, A.B. et al. (1997) B-50, the growth associated protein-43:
modulation of cell morphology and communication in the nervous system. Prog.
Neurobiol. 53, 627–686
4) Wiebe, S.P. and Saubli, U.V. (2001) Recognition memory correlates of
hippocampal theta cells. J. Neurosci. 21, 3955–3967
5) Tang, Y.P. et al. (1999) Genetic enhancement of learning and memory in
mice. Nature 410, 63–69
6) Wu, M. et al. (2000) Cholinergic excitation of septohippocampal GABA but not
cholinergic neurons: implications for learning and memory. J. Neurosci. 20,
3900–3908
Il Responsabile della Ricerca
Dr. Claudiu Supuran