Ruolo dei recettori 5-HT7 per la serotonina nell'attività mitocondriale e nella fisiopatologia della sindrome del cromosoma X fragile
La sindrome del cromosoma X fragile (FXS) è una malattia genetica ereditaria che causa disabilità intellettiva e autismo. Il modello murino della patologia, il topo Fmr1 knock-out (KO), presenta alterazioni nella attività mitocondriale e nella plasticità sinaptica, fra cui una esagerata depressione a lungo termine mediata dall’attivazione dei recettori metabotropi per il glutammato (mGluR-LTD). Il nostro gruppo di ricerca ha precedentemente dimostrato che l’attivazione del recettore 5-HT7 per la serotonina reverte mGluR-LTD nell’ippocampo di topi wild-type (WT) e Fmr1 KO. Pertanto, durante il mio dottorato ho studiato alcuni meccanismi molecolari intracellulari implicati nella reversione della mGluR-LTD indotta dalla attivazione di recettori 5-HT7 , utilizzando la tecnica del patch clamp in fettine di ippocampo di topi WT e Fmr1 KO. I nostri dati indicano che il blocco della chinasi ciclina dipendente (Cdk5) aumentava mGluR-LTD in neuroni ippocampali WT ad un livello comparabile rispetto a quello osservato in neuroni Fmr1 KO e aboliva la reversione della mGluR-LTD mediata dal recettore 5-HT7 sia in neuroni WT che in Fmr1 KO, indicando che l’attivazione di Cdk5 è necessaria per il meccanismo di reversione indotto dal recettore 5-HT7. Successivamente, ho valutato il ruolo della chinasi Akt nei meccanismi alla base della mGluR-LTD e nella sua reversione mediata da recettori 5-HT7. L’inibizione di Akt aboliva la mGluR-LTD in neuroni WT ma non in neuroni Fmr1 KO. Inoltre, l’attivazione del recettore 5-HT7 era in grado di revertire mGluR-LTD nonostante la presenza di un inibitore della chinasi Akt, quindi l’attivazione di Akt non è necessaria per il meccanismo di reversione indotto dal recettore 5-HT7. Inoltre ho valutato il ruolo della sintesi proteica nella mGluR-LTD utilizzando l’anisomicina (un inibitore della sintesi proteica). In presenza di anisomicina, la mGluR-LTD era abolita in neuroni WT ma non in neuroni Fmr1 KO e la reversione di mGluR-LTD mediata dall’attivazione del recettore 5-HT7 era abolita, dimostrando che l’effetto indotto dai recettori 5-HT7 richiede sintesi proteica. Infine, i miei dati hanno dimostrato per la prima volta la presenza del recettore 5-HT7 nei mitocondri isolati da una linea cellulare di neuroblastoma. L’attività di un agonista inverso per il recettore 5-HT7 influenzava l’attività dell’enzima citocromo c ossidasi, conosciuto come il complesso IV della catena respiratoria mitocondriale.
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