Network Toscana Life Sciences: Single Item

• morfologico strutturale, istochimico, immunoistochimico;
• morfologico ultrastrutturale (microscopia elettronica a trasmissione, a scansione, immunoelettromicroscopia);
• colture cellulari.

Tali competenze sono attualmente applicate nei seguenti settori:

• nefrologico,
• gastrointestinale,
• bioingegneristico,
• ematologico,

per lo studio della espressione di:

• fattori di crescita,
• molecole di trasduzione di segnali intracellulari,
• molecole della matrice extracellulare,
• cicloossigenasi.

• sviluppo renale e patologie renali: aspetti morfologici delle interazioni cellule-matrice extracellulare nello sviluppo renale e nelle nefropatie croniche tubulo-interstiziali,
• espressione delle proteine della famiglia Rho nella trasduzione di segnali intracellulari in relazione a variazioni dell'ambiente extracellulare,
• espressione delle proteine della famiglia Rho nella trasduzione di segnali nelle cellule appartenenti al comparto ematologico,
• espressione di ciclo-ossigenasi nella parete gastrointestinale e loro correlazione con la modulazione delle funzioni neuromuscolari del colon,
• bioingegneria: caratterizzazione morfo-funzionale di cellule coltivate su supporti biologici tridimensionali.

Gli studi di questi argomenti si caratterizzano per il fatto che vengono attuati sia durante il differenziamento tissutale riconducibile allo sviluppo ontogenetico e alla organogenesi sia in condizioni sperimentali che tendono a produrre un differenziamento cellulare indotto artificialmente per favorire la riparazione tissutale.

- nell'ambito dello studio delle patologie renali e della espressione di proteine di trasduzione di segnale i risultati più interessanti sono stati raggiunti esaminando l'espressione immunoistochimica di RhoA, TGF-β1 e fibronectina in pazienti affetti da nefropatia da IgA immunocomplessi, patologia renale degenerativa caratterizzata da glomerulosclerosi e fibrosi tubulo-interstiziale lesioni che esitano in un progressivo declino della funzione renale e insufficienza renale cronica. I risultati ottenuti consentono di considerare i tubuli prossimali dei pazienti affetti da nefropatia da IgA quali distretti di rilievo nella genesi e progressione della fibrosi tubulo-interstiziale perchè segmenti tubulari "attivi" nel contesto delle lesioni istologiche delle nefropatie IgA. Studi ulteriori su tale argomento potrebbero contribuire a chiarire il ruolo del tubulo prossimale nei processi  patogenetici della nefropatia da IgA ed a concentrare la ricerca farmacologica su protocolli terapeutici mirati a ridurre lo stato di attivazione della trasduzione di segnale intracellulare rilevato nei tubuli prossimali in questa patologia (Mattii L. et al., Nephron: Experimental Nephrology 2005 May 27;101(1):e16-e23).

- Nell'ambito degli studi nel settore ematologico è stato possibile dimostrare che una corretta attivazione di alcune proteine citoplasmatiche appartenenti alle famiglie Rho e Src è essenziale per la trasduzione del segnale di varie molecole (es. sogp10-14, G-CSF) che inducono differenziamento di cellule ematologiche immature.  In particolare, con metodiche di immunoistochimica, di biologia molecolare e mediante l'utilizzo di inibitori specifici delle molecole di trasduzione del segnale oggetto di studio, è stato possibile dimostrare che:

• l'attivazione di RhoA permette al pentapeptide sogp10-14 di innescare la differenziazione dei mieloblasti umani appartenenti alla linea cellulare leucemica HL60 e di agire sinergicamente con GM-CSF (Mattii L., et al , J Cell Biochem. 2004, 93(6):1231-1241),
• l'attivazione di Src e la conseguente attivazione di RhoA permettono a sogp10-14 di indurre il differenziamento dei megacarioblasti umani appartenenti alla linea cellulare leucemica Mo7e (Battolla B., et al, 59° Congresso SIAI, 2005),
• una iperattivazione basale di RhoA è implicata nelle alterazioni morfologiche e funzionali dei neutrofili umani mobilizzati con G-CSF non glicosilato in seguito ad autotrapianto. La iperattivazione basale di RhoA non è, infatti, presente nei neutrofili perfettamente funzionanti, mobilizzati con G-CSF glicosilato (Mattii L. et al. Leukemia Research 2005,in corso di stampa).

Lo studio della trasduzione del segnale di molecole di interesse ematologico apre nuove prospettive che dovrebbero permettere di modulare in modo sempre più specifico l'effetto di terapie innovative che agiscano a vari livelli nel differenziamento cellulare.

- nell'ambito dello studio sulla espressione di ciclo-ossigenasi nella parete gastrointestinale risultati di nota sono stati ottenuti esaminando l'espressione immunoistochimica di tali enzimi nel contesto del colon umano. Infatti nonostante l'indiscusso ruolo svolto dalle COX nella modulazione delle funzioni digestive, solo dati frammentari sono presenti in letteratura sulla localizzazione delle due isoforme COX nel colon. Inoltre la elevata frequenza riportata di complicanze gastrointestinali in pazienti trattati con COX-2 inibitori induce a: a) mettere in dubbio il luogo comune secondo il quale la COX-2 sarebbe forma esclusivamente inducibile di COX; b) sospettare la presenza di una forma costitutiva di COX-2 nella parete del tratto gastrointestinale; c) ipotizzare che anche COX-2, come COX-1, possa svolgere un ruolo in condizioni fisiologiche nel tratto gastrointestinale.

Il nostro studio, volto a chiarire la espressione di COX-1 e COX-2 a livello delle componenti neuro-muscolari del colon umano, ha dimostrato che in condizioni basali entrambe le isoforme sono espresse nei neuroni dei gangli mienterici e presentano una specifica distribuzione a livello delle tonache muscolari. Sulla base delle risposte contrattili dei preparati di colon umano indotte in vitro con test farmacologici è stato dimostrato che sia COX-1 sia COX-2 partecipano alla regolazione inibitoria della motilità colica. I risultati morfologici di questo studio hanno consentito di interpretare più a fondo le risposte contrattili dimostrando che COX-1 e COX-2 sono espresse nel compartimento neuromuscolare del colon umano normale dove modulano il controllo eccitatorio colinergico della motilità del colon rispettivamente a livello pregiunzionale e postgiunzionale (Fornai M. et al., GUT 2005 May;54(5):608-16; Bernardini et al., Journal Comparative Neurology (under review).

- nell'ambito dello studio sui biomateriali risultati promettenti sono stati ottenuti esaminando l'aspetto morfo-funzionale di fibroblasti coltivati su scaffolds polimerici bioattivi. In particolare sono state realizzate matrici spugnose a base di acido polilattico (PLLA) ed agarosio o gelatina impiegando una particolare tecnica di emulsione freeze-drying. L'impiego di tali biomateriali ha consentito l'adesione, la vitalità e la crescita di fibroblasti embrionali, nonché il mantenimento dello stato differenziato come dimostrato dall'espressione di vari marker fenotipici. Inoltre le cellule coltivate sugli scaffolds esprimono la capacità di produrre proteoglicani, glicoproteine e varie molecole della matrice extracellulare quali elastina, collagene, e fibronectina. Vista la estrema difficoltà di adesione e crescita riportata in letteratura per cellule coltivate su supporti tridimensionali, i risultati ottenuti sono molto incoraggianti nell'ambito della selezione di biomateriali da impiegare nella rigenerazione in vitro di tessuti connettivi (Moscato S. et al., Journal of Biomedical Material Research, accepted).

• Laboratorio di istologia, istochimica, immunoistochimica,
• Laboratorio per colture cellulari,
• Microscopio ottico, elettronico a trasmissione, elettronico a scansione.