Effetto antiamiloidogenico della Sostanza P in un modello apoptotico di granuli cerebellari: possibili implicazioni nella patologia di Alzheimer

Substance P (SP) is an 11-aa neuropeptide, member of the tachykinins (TK) family, broadly distributed in the central nervous system and having a functional role both in physiological and pathological conditions, as in neurodegenerative diseases (Raffa, 1998, Severini et al., 2002). Altered levels of SP have been observed in the cortical regions of post-mortem brain tissues from patients with Alzheimer’s disease (AD) (Quigley and Kowall, 1991; Waters and Davis, 1997). Recently, a consistent SP reduction in the cerebral cortex, hippocampus, basal ganglia and cerebrospinal fluid of AD patients was reported, indicating a possible role of SP in the progression of this disease. On the basis of the in vitro and in vivo results demonstrating the involvement of SP in neuroprotection, we used CGCs in low K+ conditions. In this model, CGCs undergo to apoptotic cell death with activation of amyloidogenic processing of APP, mimicking molecular mechanisms that occur in vivo in AD. Recent data demonstrated that drugs that can regulate the processing of APP towards the non-amyloidogenic pathway (ADAM) may have a therapeutic potential in AD. Aim of the present work was to assess the possible effects of SP on proteolytic processing of APP, with particular interest towards the α-secretase pathway. Data of the present work demonstrate that SP, at a concentration of 200nM, protects CGCs against apoptotic cell death induced by low K+ conditions, significantly reduces the extracellular fibrils production and levels of intracellular Aβ1-42. In addiction, we demonstrate that SP increases α-secretase activity, through the secretion of the neuroprotective soluble fragment APPα, induces the activation of α-secretase enzymatic activity, ADAM 9 gene and protein expression, ADAM 10 maturation, without influencing the precursor protein expression of Aβ (APP) and of BACE 1, the enzyme involved in the amylodogenic processing of APP. In conclusion, this study demonstrates that SP, by activating the non-amyloidogenic processing of APP, may have a therapeutic potential as disease-modifying agent in AD.

La Sostanza P (SP) è un neuropeptide di 11 aminoacidi, membro della famiglia delle tachichinine, ampiamente distribuita nel sistema nervoso centrale ed ha un ruolo funzionale sia in condizioni fisiologiche che patologiche, tra le quali le malattie neurodegenerative (Raffa, 1998; Severini et al., 2002). Alterati livelli di SP sono stati riscontrati nelle regioni corticali di tessuti cerebrali di pazienti malati di Alzheimer (AD) (Quigley and Kowall, 1991; Waters and Davis, 1997). Recentemente, è anche stata riportata una riduzione della SP nella corteccia cerebrale, nell’ippocampo, nei gangli basali e nel fluido cerebrospinale dei pazienti malati di AD, il che indica un possibile ruolo svolto dalla SP in questa patologia (Jiménez-Corral et al., 2006). Sulla base di numerose evidenze in vitro e in vivo che dimostrano il ruolo neuroprotettivo della SP, abbiamo utilizzato un modello di granuli cerebellari di ratto in vitro (CGCs). In condizioni di basse concentrazioni di K+ questi neuroni vanno incontro a morte neuronale per apoptosi con attivazione del processamento amiloidogenico dell’APP, mimando così i meccanismi molecolari che avvengono in vivo nella patologia di AD. Dati recenti hanno evidenziato che sostanze in grado di stimolare gli enzimi dell’α-secretasi (ADAM) e quindi la promozione della via non amiloidogenica dell’APP potrebbero avere una potenziale attività terapeutica nella patologia. Scopo del presente lavoro è stato quello di valutare il possibile effetto della SP sul processamento proteolitico dell’APP, con particolare interesse verso la via dell’α-secretasi. Abbiamo trovato che la SP, ad una concentrazione di 200nM, protegge i CGCs dalla morte per apoptosi, riduce la produzione di strutture β extracellulari e i livelli di Aβ1-42 intracellulari. Inoltre abbiamo dimostrato che la SP induce il processamento non amiloidogenico dell’APP, promuovendo la secrezione del frammento neuroprotettivo solubile APPα, aumenta l’attività enzimatica dell’α-secretasi, l’espressione genica e proteica di ADAM 9 e la maturazione di ADAM 10, senza influenzare l’espressione del precursore proteico dell’Aβ (APP) e di BACE 1, l’enzima coinvolto nel processamento amilodogenico dell’APP. In conclusione, il presente studio mette in evidenza che la SP, attivando la via non amilodogenica, potrebbe assumere un’importanza clinica come agente in grado di modificare la patologia di AD.