SCLEROSI LATERALE AMIOTROFICA E MALATTIA DI KENNEDY: RUOLO DELLE CELLULE SATELLITI A CONFRONTO

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1 XX Incontro annuale del Gruppo Italiano di Patologia Ultrastrutturale Udine, 5-6 Marzo 2010 SCLEROSI LATERALE AMIOTROFICA E MALATTIA DI KENNEDY: RUOLO DELLE CELLULE SATELLITI A CONFRONTO Brini M 1,2, Scaramozza A 1,2, Sorarù G 3, Pegoraro E 3, Angelini C 3, Cenacchi G 1. 1 Dipartimento Clinico di Scienze Radiologiche ed Istocitopatologiche, Università di Bologna 2 CRBA, Centro di Ricerca Biomedica Applicata, Policlinico S.Orsola-Malpighi Bologna 3 Dipartimento di Scienze Neurologiche e VIMM, Università di Padova Dipartimento di Scienze Radiologiche e Istocitopatologiche S.Orsola Malpighi, Bologna

2 MALATTIE NEURODEGENERATIVE SCLEROSI LATERALE AMIOTROFICA (SLA) MALATTIA DI KENNEDY (KD) Motoneuroni centrali e periferici corteccia cerebrale, tronco encefalico e midollo spinale Motoneuroni inferiori spinali e bulbari Denervazione, paralisi e atrofia della muscolatura scheletrica

3 SLA e KD - CARATTERISTICHE SLA Età adulta: anni Incidenza: 1-2/ Prevalenza: 4-6/ Frequenza: M:F = 1,6:1 90% Sporadica (ssla), 10% Familiare (fsla) Decorso: progressivo e inarrestabile, morte entro 3-5 anni. Caratteristiche cliniche: progressiva debolezza, atrofia e spasticità muscolare, paralisi. Terapia: solo cure palliative. KD Età adulta: anni Incidenza: 0,6/ Prevalenza: 1,6/ Frequenza: solo M X-linked, gene Androgen Receptor (AR) Xq11-q12, mutazione ripetizioni tripletta CAG (poly-q) > 36/40. Decorso: progressivo molto variabile, sopravvivenza media 27,3 anni. Caratteristiche cliniche: ginecomastia, debolezza e atrofia muscolare. Terapia: solo cure palliative.

4 SLA - PATOGENESI GENETICA AMBIENTE Goodall EF and Morrison KE, Expert Rev. Mol. Med. 2006

5 KD - PATOGENESI Suzuki K et al., Neuropathology. 2009

6 COINVOLGIMENTO MUSCOLARE MOTONEURONE DEGENERAZIONE MUSCOLO SCHELETRICO MOTONEURONE ATROFIA MUSCOLO SCHELETRICO

7 RIGENERAZIONE MUSCOLO SCHELETRICO CELLULE SATELLITI Carosio S et al., Ageing Research Reviews 2008

8 CELLULE SATELLITI Hawke T and Garry D, J Appl Physio,2001 Cellule staminali adulte: indifferenziate, mononucleate Localizzate tra la lamina basale e il sarcolemma della fibra muscolare Quiescenti Morfologia: elevato rapporto Nucleo/Citoplasma, pochi organelli citoplasmatici, abbondante eterocromatina nucleare Numero variabile a seconda del muscolo, dell età e del tipo di fibra

9 CELLULE SATELLITI QUIESCENZA PROLIFERAZIONE ALLINEAMENTO FUSIONE Pax3 Pax7 MyoD Myf-5 Myf-4 MRF4 MARCATORI MOLECOLARI SPECIFICI: N-CAM molecola di adesione calcio-dipendente Caderina-M molecola di adesione calcio-dipendente Desmina filamento intermedio citoplasmatico delle miofibrille Le Grand F and Rudnicki M, Cell Biol 2007

10 SCOPO STUDIO Analizzare la capacità rigenerativa del muscolo scheletrico in pazienti affetti da SLA e KD, attraverso una caratterizzazione morfologica e molecolare delle CS.

11 MATERIALI E METODI Casistica: 3 Pazienti SLA 3 Pazienti KD 3 Controlli Sani Età adulta anni 1. Isolamento e allestimento di colture primarie di CS da biopsie muscolari 2. Analisi di Immunocitochimica (ICC) di markers specifici per le CS 3. RT-PCR Semiquantitativa per la valutazione dell espressione degli MRFs (Myogenic Regulatory Factor Family) 4. Analisi ultrastrutturale al microscopio elettronico a trasmissione (TEM) per una valutazione morfologica delle CS in proliferazione e differenziamento.

12 RISULTATI Colture primarie Analisi al microscopio ottico invertito Confluenza 26 giorni. Tempo raddoppiamento 5 giorni Confluenza 15 giorni. Tempo raddoppiamento 4 giorni Confluenza 12 giorni. Tempo raddoppiamento 4 giorni

13 RISULTATI Colture primarie ICC N-CAM DESMINA CADERINA-M MYO-D MYF-4 20X SLA 40X 20X KD 40X

14 RISULTATI Colture primarie RT-PCR Semiquantitativa PROLIFERAZIONE

15 RISULTATI Colture primarie RT-PCR Semiquantitativa DIFFERENZIAMENTO

16 CTR RISULTATI Colture primarie TEM PROLIFERAZIONE SLA KD

17 CTR RISULTATI Colture primarie TEM DIFFERENZIAMENTO SLA KD

18 CONCLUSIONI Le CS dei soggetti affetti mostrano una capacità proliferativa in vitro maggiore rispetto ai CTR: Raggiungono la confluenza in minor tempo Altamente indifferenziate in proliferazione all analisi TEM Espressione dell mrna di MyoD inalterata in proliferazione La capacità rigenerativa delle CS SLA e KD sembra compromessa: Non raggiungono il differenziamento terminale in vitro Downregolazione della sintesi dell mrna di Myf-4 Aspetti degenerativi e indifferenziativi in fase differenziativa all analisi TEM

19 PROSPETTIVE FUTURE Aumentare la casistica Analisi di espressione proteica dei MRFs Valutazione di marker specifici per il differenziamento terminale (Myh-1) Approfondimento della dinamica dei meccanismi molecolari alla base della rigenerazione muscolare e della patogenesi della SLA e della KD Potenziare l attività rigenerativa/riparativa delle CS

20 GRAZIE PER L ATTENZIONE!