Studio dell'implicazione di glucosil-steroli nell’insorgenza di infiammazione intestinale utilizzando il modello sperimentale Danio rerio.

Glucosyl sterols are lipids that have a structure deriving from sterol, a polycyclic compound formed by four condensed rings, to which a carbohydrate component is added. These molecules can be synthesized by humans, in the form of beta-glucosyl-cholesterol, or introduced from the outside by pathogenic bacteria, as in the case of alpha-glucosyl-cholesterol synthesized by Helicobacter pylori, or through the diet as occurs for beta-glucosyl-sitosterol, of vegetable origin. There is not much knowledge available about the function of glucosyl-sterols at the level of cellular metabolism but, in recent years, an association has been highlighted between the alteration of their homeostasis and an increased predisposition to the development of neurodegenerative diseases such as Parkinson's disease and amyotrophic lateral sclerosis. This therefore suggests their involvement in the regulation of the physiology of the nervous system. The work conducted in my thesis project therefore aims to deepen the knowledge on the mechanism of action of these molecules, to investigate the potentially altered cellular pathways that lead to the onset of pathological phenotypes using the Danio rerio experimental model. Following the observation that these molecules can induce inflammation in the gastrointestinal tract, connected to the central nervous system through the intestine-brain axis, we analyzed the alterations affecting this organ using different experimental approaches. RT-qPCR analyzes were also conducted to check for any changes in the expression of genes involved in inflammatory processes. The study continued with the analysis of peristalsis and intestinal transit in zebrafish larvae and neurons of the enteric nervous system. Alterations in intestinal morphology were also analyzed in the intestine of mice treated with the molecule of interest. In this case the morphometric analyzes were carried out on the intestinal microvilli present on sections under the transmission electron microscope.

I glucosil-steroli sono lipidi che presentano una struttura derivante dallo sterolo, composto policiclico formato da quattro anelli condensati, al quale viene aggiunta una componente glucidica. Queste molecole possono essere sintetizzate dall’uomo, nella forma di beta-glucosil-colesterolo, o introdotte dall’esterno ad opera di batteri patogeni, come nel caso dell’alfa-glucosil-colesterolo sintetizzato da Helicobacter pylori, o ancora attraverso la dieta come avviene per il beta-glucosil-sitosterolo, di origine vegetale. Non sono molte le conoscenze a disposizione circa la funzione dei glucosil-steroli a livello di metabolismo cellulare ma, negli ultimi anni, è stata evidenziata un’associazione tra l’alterazione della loro omeostasi ed un aumentata predisposizione allo sviluppo di malattie neurodegenerative come la malattia di Parkinson e la sclerosi laterale amiotrofica. Ciò suggerisce pertanto un loro coinvolgimento nella regolazione della fisiologia del sistema nervoso. Il lavoro condotto nel mio progetto di tesi ha quindi lo scopo di approfondire le conoscenze sul meccanismo di azione di tali molecole, per investigare i pathway cellulari potenzialmente alterati che portano all’insorgenza dei fenotipi patologici utilizzando il modello sperimentale Danio rerio. A seguito dell’osservazione che queste molecole possono indurre infiammazione a livello del tratto gastrointestinale, connesso al sistema nervoso centrale attraverso l’asse intestino-cervello, abbiamo analizzato le alterazioni a carico di questo organo mediante approcci sperimentali diversi. Sono state inoltre condotte analisi di RT-qPCR per verificare eventuali cambiamenti dell’espressione di geni coinvolti nei processi infiammatori. Lo studio è proseguito con l’analisi della peristalsi e del transito intestinale nelle larve di zebrafish e dei neuroni del sistema nervoso enterico. Alterazioni nella morfologia intestinale sono state analizzate anche nell’intestino di topo trattato con la molecola di interesse. In questo caso le analisi morfometriche sono state condotte sui microvilli intestinali presenti su sezioni al microscopio elettronico a trasmissione.