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