Dipartimento di Biologia, Ecologia e Scienze della Terra - Tesi di dottorato

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Questa collezione raccoglie le Tesi di Dottorato afferenti al Dipartimento Dipartimento di Biologia, Ecologia e Scienze della Terra dell'Università della Calabria.

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<> catestatina migliora la risposta Frank-Starling in cuori di ratto normotesi e ipertesi agendo come attivatore fisiologico del pathway trasduzionale ossido nitrico-dipendente
(16-12-2015) Cantafio, Patrizia; Canonaco, Marcello; Angelone, Tommaso
The myocardial response to mechanical stretch (Frank-Starling law) is an important physiological cardiac determinant. Modulated by many endogenous substances, it is impaired in the presence of cardiovascular pathologies and during senescence. Catestatin (CST: hCgA352-372), a 21-amino-acid derivate of Chromogranin A (CgA), displays hypotensive/vasodilatory properties and counteracts excessive systemic and/or intra-cardiac excitatory stimuli (e.g., catecholamines and endothelin-1). CST, produced also by the myocardium, affects the heart by modulating inotropy, lusitropy and the coronary tone through a Nitric Oxide (NO)-dependent mechanism. This study evaluated the putative influence elicited by CST on the Frank-Starling response of normotensive Wistar Kyoto (WKY) and hypertensive (SHR) hearts by using isolated and Langendorff perfused cardiac preparations. Functional changes were evaluated on aged (18-month-old) WKY rats and SHR which mimic human chronic heart failure (HF). Comparison to WKY rats, SHR showed a reduced Frank-Starling response. In both rat strains, CST administration improved myocardial mechanical response to increased end-diastolic pressures. This effect was mediated by EE/IP3K/NOS/NO/cGMP/PKG, as revealed by specific inhibitors. CST-dependent positive Frank-Starling response is paralleled by an increment in protein S-Nitrosylation, AKT/eNOS/nNOS and PLN phosphorylations. Our data suggested CST as a NO dependent physiological modulator of the stretch-induced intrinsic regulation of the heart. This may be of particular importance in the aged hypertrophic heart, whose function is impaired because of a reduced systolic performance accompanied by delayed relaxation and increased diastolic stiffness.
Distribuzione e analisi funzionale dei neuromodulatori in Octopus vulgaris
(2017-03-13) Ponte, Giovanna; Cerra, Maria Carmela; Fiorito, Graziano
ments the pattern of distribution of biogenic amines in the brain of the cephalopod mollusc Octopus vulgaris. The data show that dopamine, noradrenaline and octopamine are not ubiquitary in the brain, as considered before, and that a division of labour between visual and tactile processing system exists. These data largely revise previous available knowledge and for the firt time depict the distribution of octopamine in the brain of the octopus. This despite this molecule has been for the first time discovered in the salivary gland of this animal more than 100 years ago.
Il ruolo della Cromogranina A e dei suoi peptidi derivati, Serpinina e Catestatina, nella fisiopatologia cardiaca
(2012-11-24) Gentile, Stefano; Cerra, Maria Carmela; Angelone, Tommaso; Canonaco, Marcello
Il ruolo cardiovascolare della CgA e dei suoi peptidi bioattivi è stato ampiamente documentato. I livelli plasmatici di CgA (range fisiologico da 0.5nM a 5nM), inizialmente utilizzati nella pratica clinica come biomarker di tumori neuroendocrini (O’Connor and Bernstein, 1984; Stridsberg and Husebye, 1997), rappresentano anche un importante marker per le disfunzioni del sistema cardiocircolatorio come ad esempio l’ipertensione essenziale, le cardiomiopatie ipertrofico/dilatative e l’insufficienza cardiaca (Ceconi et al., 2002). Recentemente Jansson et al. (2009), e Rosjo et al. (2010), hanno dimostrato che i livelli di CgA nella sindrome coronarica acuta forniscono informazioni prognostiche indipendentemente dagli altri markers di rischio convenzionali. L’importanza della CgA nella biologia cardiaca è inoltre supportata dall’osservazione che la delezione del gene per la CgA nei topi provoca lo sviluppo di ipertensione, che può essere riportata a livelli fisiologici trattando gli animali con CST o reintroducendo il gene per la CgA in topi con background Chga-/- (Mahapatra et al., 2005). I livelli plasmatici di CgA aumentano in condizioni di eccessiva stimolazione del sistema simpatico, particolarmente evidente nell’insufficienza cardiaca. Ceconi et al. (2002) e Pieroni et al. (2007), hanno dimostrato che in pazienti affetti da insufficienza cardiaca le concentrazioni plasmatiche di CgA sono aumentate (10-20 nM; 500-1000ng/ml), e strettamente correlate alla severità della patologia. Al momento non sono però disponibili informazioni sugli effetti diretti della CgA intera sul cuore, e sui fattori che regolano la sua produzione e processamento a livello miocardico.Il presente lavoro ha quindi lo scopo di chiarire se, e in che misura, la CgA intera induce effetti diretti sulla performance cardiaca, e la possibilità di un processamento proteolitico intracardiaco stimolo-dipendente della proteina. Utilizzando ratti normotesi (WKY) e ipertesi (SHR), abbiamo valutato i) gli effetti miocardici e coronarici della CgA intera nel cuore di ratto isolato e perfuso secondo metodica Langendorff; ii) il pathway trasduzionale (Akt/NOS/NO/cGMP/PKG) coinvolto nel suo meccanismo d’azione; iii) il processamento intracardiaco della CgA in seguito a stimolazione -adrenergica con ISO. Dal processamento della CgA deriva una serie di peptidi bioattivi; fra questi i peptidi N-terminali VS-1/2, (VS-1 CgA1-76; VS-2 CgA1-113), e il peptide C-terminale CST (CgA352-372), hanno effetti cardioattivi. La CST promuove l’angiogenesi (Theurl et al., 2010), abbassa la pressione sanguigna (Mahapatra et al., 2005; Fung et al., 2010; Gaede and Pilowsky, 2012), riduce la contrattilità cardiaca (Angelone et al., 2008; Mazza et al., 2008; Imbrogno et al., 2010), e incrementa la sensibilità dei barocettori (Gayen et al., 2009a; Gaede and Pilowsky, 2010). Recentemente è stato scoperto un nuovo frammento derivato dalla CgA. A livello della regione C-terminale, altamente conservata, il clivaggio proteico ad opera delle pro-ormone convertasi (PC1/2/3), genera un frammento di 2.9 kDa, la “serpinina” (Ala26Leu), il quale può subire una modificazione all’estremità N-terminale per formare un residuo di piro-glutammato (pGlu23Leu o pGlu-serpinina) (Koshimizu et al., 2011a,b). La presenza di entrambe le forme di serpinina è stata rilevata in colture di cellule di ghiandola pituitaria (AtT20). Questi peptidi sono in grado di inibire la morte cellulare indotta da stress ossidativo (Koshimizu et al., 2011a), e di promuovere la biogenesi dei granuli secretori nelle cellule endocrine regolando l’espressione di un inibitore delle proteasi, la proteasi nexina-1 (PN-1), che previene la degradazione delle proteine dei granuli nell’apparato di Golgi. È stato osservato che i peptidi della serpinina agiscono attraverso il pathway AC/cAMP/PKA (Koshimizu et al., 2011b), suggerendo che il meccanismo eccitatorio indotto dalla serpinina potrebbe controbilanciare gli effetti antiadrenergici e cardioinibitori indotti dalla CST e VS-1. Ad oggi non esistono evidenze sperimentali sul possibile ruolo cardioattivo della serpinina; pertanto nel presente lavoro di tesi è stata valutata la presenza di questo peptide e delle sue forme alternative nel cuore di ratto; è stato inoltre osservato in che modo influenzano la performance miocardica e la vasoattività coronarica. La serpinina e la pGlu-serpinina inducono un effetto positivo dose-dipendente sulla contrazione (inotropismo) del cuore di ratto isolato e perfuso secondo metodica Langendorff e sui muscoli papillari isolati, nonché sul rilassamento (lusitropismo) miocardico. Questi effetti miocardici sono stati accompagnati da una lieve, ma non significativa, vasodilatazione coronarica. Un terzo peptide, la serpinina Ala29Gly, non ha influenzato la performance cardiaca a nessuna delle concentrazioni testate. Sia la serpinina che la pGlu-serpinina sembrano agire attraverso il pathway 1-AR/AC/cAMP/PKA. Questi dati evidenziano le proprietà cardio-circolatorie della serpinina e della pGlu-serpinina, fornendo ulteriori informazioni su come i peptidi CgA derivati possano, controbilanciandosi, regolare finemente l’attività cardiaca in risposta a stimoli -adrenergici.Il quadro clinico dei pazienti affetti da cardiopatie è complicato da un’altra patologia che si accompagna spesso alle cardiopatie, la sindrome metabolica. E’ stato constatato, infatti, che circa il 30% di pazienti con cardiopatia ischemica acuta sono affetti da sindrome metabolica (ad esempio diabete, obesità). Il peptide CgA derivato prancreastatina (CgA250-301, PST) (Tatemoto et al., 1986; O’Connor et al., 2005; Gayen et al., 2009b), svolge diverse funzioni a livello metabolico, in particolare sul metabolismo del glucosio (Tatemoto et al., 1986). Tuttavia non sembra avere effetti a livello cardiovascolare. Studi recenti hanno evidenziato il ruolo della PST e della CST nel regolare la secrezione di insulina mantenendo l’omeostasi fra l’effetto anti-insulina della PST, e gli effetti insulino-sensitizzante della CST. (Gayen et al., 2009b). È stata valutata la possibile azione della CST sul metabolismo lipidico che, come è ben noto, risulta alterato nei soggetti obesi. Le cellule adipose sono regolate dalle catecolamine attraverso quattro tipi di AR: 1, 2, 3 e 2 (Arner, 1999; Arner, 2005). L’attivazione dei recettori -AR, coinvolgento le proteine G stimolatorie, aumenta la produzione di cAMP; questo a sua volta attiva la PKA, la quale fosforila la lipasi ormone sensibile (HSL) causando l’idrolisi dei lipidi. Al contrario, l’attivazione dei recettori 2-AR, accoppiati a proteine G inibitorie, inducono effetti opposti sulla lipolisi (Lafontan et al., 1997; Stich et al., 1999, 2003; Lafontan and Langin, 2009). Pertanto l’azione netta delle catecolamine sulla lipolisi dipende dall’equilibrio fra recettori - e -AR (Arner, 2005). Normalmente l’azione lipolitica indotta dai recettori -AR prevale sull’azione -AR. Una continua stimolazione del sistema nervoso simpatico o un aumento delle catecolamine plasmatiche, è spesso associato alla desensitizzazione dei -AR (Mori et al., 2007). Studi in vivo hanno dimostrato che l’azione lipolitica delle catecolamine è ridotta nei soggetti obesi (Bougneres et al., 1997; Jensen, 1997). Il trattamento ripetuto con epinefrina induce soppressione della lipolisi, basale e indotta da epinefrina, sia in soggetti normopeso che obesi (Townsend et al., 1994). Anche negli studi in vitro la risposta lipolitica indotta dall’epinefrina è diminuita dal pretrattamento con la stessa molecola (Stallknecht et al., 1997). Sulla base di questi dati, è stato ipotizzato che l’aumentata massa adiposa dei topi iperadrenergici Chga-KO (Gayen et al., 2009a) possa rispecchiare la desensitizzazione dovuta all’aumento delle catecolamine circolanti (Mahapatra et al., 2005). I topi Chga-KO mostrano, nonostante gli elevati livelli circolanti di catecolamine e leptina, una notevole adiposità. Le catecolamine inibiscono la secrezione della leptina (Fritsche et al., 1998; Scriba et al., 2000; Couillard et al., 2002); la desensitizzazione del -AR potrebbe prevenire tale effetto, causando un aumento dei livelli di leptina e della massa adiposa, così come mostrato nei topi Chga-KO e in altri modelli sperimentali di obesità. Come osservato nei topi DIO (diet induced obesity), l’aumento di leptina circolante induce la desensitizzazione dei recettori per la leptina, possibile causa del fenotipo obeso dei topi Chga-KO. Sulla base di queste osservazioni, è stato ipotizzato che la CST possa ridurre l’obesità ripristinando la sensibilità dei recettori adrenergici e dei recettori per la leptina attraverso la normalizzazione dei livelli plasmatici di catecolamine e leptina. È stato infatti osservato che il trattamento cronico con CST induce una significativa riduzione della massa adiposa nei topi Chga-KO. Il trattamento con CST ha inoltre determinato una riduzione del peso corporeo e della massa adiposa anche nei topi DIO, senza alterare l’assunzione di cibo. Sia nei topi DIO che nei topi ob/ob, in cui l’obesità è dovuta all’incapacità di produrre leptina, la CST è in grado di incrementare gli effetti della leptina sul metabolismo e sul signaling del tessuto adiposo. Le nostre osservazioni suggeriscono che la riduzione della massa grassa dopo trattamento cronico con CST è dovuta ad un aumento della lipolisi e della mobilizzazione dei lipidi; inoltre sembra che la CST agisca attraverso i recettori 2-AR e i recettori per la leptina. In linea con tali osservazioni, la CST promuove l’ossidazione degli acidi grassi e il signaling della leptina.
Sistema NOS/NO e condizioni di stress: meccanismi di adattamento cardiaco
(2012-11-21) Capria, Carla; Cerra, Maria Carmela; Canonaco, Marcello; Imbrogno, Sandra G. V.
Questo lavoro di tesi di dottorato ha analizzato l’influenza di condizioni di stress, quali temperatura e disponibilità di ossigeno, sulla modulazione ossido nitrico sintasi (NOS)/ossido nitrico (NO)‐dipendente della performance cardiaca dei teleostei (Parte 1 e 2). Nell’ultima parte del lavoro, realizzato presso il Dipartimento di Medicina Cardiovascolare dell’Università di Oxford, è stato valutato l’effetto dello stress iperglicemico sulla struttura e funzionalità dell’enzima NOS nei mammiferi (Parte 3). Parte 1. Temperatura e modulazione NO‐dipendente della risposta di Frank‐Starling nel teleosteo Anguilla anguilla La legge di Frank Starling è una proprietà fondamentale del miocardio dei vertebrati che permette al cuore di generare una risposta contrattile adeguata alle variazioni del precarico. È stato dimostrato che nel cuore di anguilla (Anguilla anguilla), l’Ossido nitrico (NO) esercita un effetto rilassante diretto sul miocardio, aumentando la sensibilità del cuore alla risposta di Frank‐Starling. Utilizzando un preparato di cuore isolato e perfuso come modello sperimentale, il presente studio ha analizzato la relazione tra modulazione NO‐dipendente della risposta di Frank‐Starling e variazioni di temperatura. I risultati ottenuti hanno dimostrato che nei pesci acclimatati a varie temperature (animali primaverili perfusi a 20°C e animali invernali perfusi a 10°C) l’inibizione della Ossido Nitrico Sintasi (NOS), e quindi della produzione di NO, mediante trattamento con L‐NIO ha ridotto la risposta di Starling, mentre in condizioni di shock termico (animali primaverili perfusi a 10 e 15°C e animali invernali perfusi a 15 e 20°C) il trattamento con L‐NIO non ha esercitato alcun effetto. Le analisi di Western Blotting hanno evidenziato una riduzione dell’espressione di p‐eNOS e p‐Akt in campioni sottoposti a shock termico. Inoltre, in condizioni di acuti aumenti di temperatura, è stato osservato un incremento dell’espressione proteica di Hsp90. Nel complesso, i risultati suggeriscono che la modulazione NOS/NO dipendente della risposta di Starling nel cuore dei pesci è sensibile allo stress termico. Parte 2. Sistema NOS/NO e resistenza all’ipossia: il cuore di goldfish come modello sperimentale Il goldfish (Carassius auratus) è un teleosteo noto per la sua capacità di tollerare prolungati e severi stati ipossici, ed è pertanto considerato un prezioso modello sperimentale per lo studio dei meccanismi che permettono la sopravvivenza ed il mantenimento della funzionalità cardiaca in condizioni in cui la disponibilità di O2 rappresenta un fattore limitante. Il presente lavoro ha permesso la caratterizzazione morfo‐funzionale del cuore di goldfish ed ha fornito le basi per l’analisi del ruolo dello NO sia come modulatore della performance cardiaca basale che come fattore coinvolto nei meccanismi di tolleranza a condizioni di ipossia. Oltre alle classiche 4 camere cardiache, ovvero seno venoso, atrio, ventricolo e bulbo arterioso, sono state identificate altre due strutture, corrispondenti alla regione atrio‐ventricolare (AV) e al cono arterioso. L’atrio è molto ampio ed altamente trabecolato; il ventricolo appare costituito da una parte esterna di miocardio compatto, vascolarizzato da vasi coronarici, ed una interna di miocardio spugnoso; la parete bulbare è caratterizzata da un elevato rapporto elastina/collagene, che ne aumenta la compliance. Gli esperimenti di immunolocalizzazione hanno evidenziato la presenza dell’isoforma endoteliale attiva della NOS (p‐eNOS) a livello dell’endotelio coronarico ed, in minor misura, nei miocardiociti e nell’endotelio vascolare. L’utilizzo di preparati di cuore isolato e perfuso, ha permesso la caratterizzazione funzionale del cuore di goldfish sia in condizioni basali che in risposta ad incrementi di precarico. I cuori sono risultati estremamente sensibili ad incrementi della pressione di riempimento, raggiungendo il massimo valore di SV (SV=1.08±0.09 mL/kg peso corporeo) a 0.4 kPa. In condizioni ipossiche, tale sensibilità è risultata ancora maggiore; i preparati hanno infatti raggiunto il massimo valore di SV (SV=1.5±0.2 mL/kg peso corporeo) a valori di pressione di riempimento minori (0.25 kPa). Variazioni della pressione di postcarico ne hanno invece compromesso la funzionalità. Tali caratteristiche morfo‐funzionali ci permettono di definire il comportamento del cuore di goldfish come pompa di volume. In condizioni basali, il trattamento con L‐NMMA (inibitore della NOS) ha esercitato un effetto inotropo positivo sia in normossia che in ipossia, mentre il trattamento con nitrito ha indotto un effetto inotropo negativo in condizioni normossiche ed un effetto inotropo positivo in condizioni ipossiche. In risposta agli incrementi di precarico, il trattamento con L‐NMMA ha significativamente ridotto la curva di Starling in normossia, mentre non ha esercitato alcun effetto in ipossia; al contrario, il nitrito non ha modificato la risposta di Starling in condizioni normossiche, mentre ha ridotto tale risposta in condizioni ipossiche, riportandola ai valori di controllo ottenuti in normossia. Questi risultati hanno evidenziato un ruolo del sistema NOS/NO nella modulazione della performance cardiaca sia basale che fisicamente stimolata, ed una sensibilità dei meccanismi di regolazione NOS/NO‐dipendenti a variazioni della concentrazione di ossigeno. Parte 3. NOS e stress iperglicemico: ruolo della BH4 sulla struttura e funzionalità dell’enzima La NOS, principale sorgente di NO in condizioni fisiologiche, è sintetizzata in forma monomerica, ma esplica le sue funzioni solo dopo formazione dell’omodimero attivo. Il corretto funzionamento della struttura dimerica richiede la presenza di una serie di cofattori, il più importante dei quali è la 5,6,7,8‐tetraidrobiopterina (BH4), responsabile della stabilizzazione del dimero. In assenza di tale cofattore infatti l’enzima produce anione superossido e non NO. La BH4 è sintetizzata in vivo attraverso un pathway il cui enzima limitante è la GTP Ciclo Idrolasi (GCH). Una riduzione della disponibilità di BH4 è stata associata alla disfunzione vascolare correlata a varie patologie con implicazioni a livello cardiovascolare, tra cui il diabete. In questo contesto, utilizzando modelli di topi mGCH‐Tg è stato analizzato il ruolo della BH4 nel disaccoppiamento dell’enzima NOS associato a stress iperglicemico. La caratterizzazione del fenotipo di questo modello sperimentale ha evidenziato una over‐espressione, miocardio specifica, dell’enzima GCH, ed un aumento delle concentrazioni di BH4 e dei suoi prodotti ossidati in tessuto ventricolare di topi mGCH‐Tg rispetto ai topi WT. Inoltre, la produzione di superossido è risultata significativamente ridotta rispetto ai topi di controllo, confermando l’ipotesi che la BH4 riveste un ruolo fondamentale nella stabilizzazione della forma dimerica dell’enzima NOS. L’induzione del diabete di tipo 1 non ha modificato tali risultati. La concentrazione di BH4 e dei suoi prodotti ossidati, così come la produzione di superossido, non sono risultate infatti modificate in condizioni di iperglicemia, supportando l’ipotesi che un aumento della disponibilità di BH4 favorisce l’accoppiamento dell’enzima NOS anche in condizioni di stress iperglicemico. Nel complesso, i nostri dati suggeriscono un ruolo protettivo della BH4 nei meccanismi di stress ossidativo associati alla condizione diabetica. Nell’insieme, i dati ottenuti suggeriscono che nel cuore dei vertebrati il sistema NOS/NO rappresenta un punto nodale su cui convergono segnali attivati da condizioni di stress (ad esempio, variazioni di temperatura, stress ipossico ed iperglicemico), e da cui si dipartono cascate trasduzionali fondamentali per il mantenimento dell’omeostasi cardiaca in talicondizioni.
Gene expression patterns and stress response in the copepod Calanus helgolandicus
(2011) Lauritano, Chiara; Cerra, Maria Carmela; Branno, Margherita; Ianora, Adrianna; Procaccini, Gabriele
Diatoms and dinoflagellates are dominant photosynthetic organisms in the world‟s oceans and are considered essential in the transfer of energy through marine food chains. However, these unicellular organisms produce secondary metabolites such as products deriving from the oxidation of fatty acids collectively termed oxylipins (including polyunsaturated aldehydes or PUAs; by diatoms) or potent neurotoxins (brevetoxins; by dinoflagellates). It is often assumed that harmful algae toxins are grazing deterrents to discourage zooplankton grazers from eating these algae. Some laboratory studies have suggested that some toxic algae are either not eaten by various grazers or that grazers ingesting toxic algae suffer adverse effects such as reduced feeding rates, diminished reproductive success, behavioral modification or increased mortality (Cohen et al., 2007, Kubanek et al., 2007; Prince et al., 2006). The aim of this thesis was to study in the copepod Calanus helgolandicus the effects of toxic diets at the molecular level. Expression level analyses by the sensible technique reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) allowed the study of specific genes of interest (GOI) which are known to have a primary role in generic stress responses, defense systems (e.g. aldehyde, free fatty acid and free radical detoxification) or apoptosis regulation in other organisms, from humans to marine organisms (Bouraoui, et al., 2009; Einsporn, et al., 2009; Hasselberg, et al., 2004; Kim, et al., 2008; Olsvik, et al., 2009; Salazar-Medina, et al., 2010; Snyder, 2000; Vasiliou, et al., 2004; Wan, et al., 2011). The GOI analyzed were two heat shock proteins (HSP70 and HSP40), six Aldehyde dehydrogenases (ALDH2, ALDH3, ALDH6, ALDH7, ALDH8, ALDH9), Cytochrome P450-4 (CYP4), Catalase (CAT), Superoxide Dismutase (SOD), Glutathione S-Transferase (GST), Glutathione Synthase (GSH-S), Inhibitor of Apoptosis Protein (IAP), Cell Cycle and Apoptosis Regulatory 1Protein (CARP), Cellular Apoptosis Susceptibility Protein (CAS), actin (ACT) and Alpha and Beta tubulins (ATUB and BTUB). These GOI were analyzed in various experimental conditions: copepods exposed to algae which produce or do not produce toxic metabolites, including dinoflagellates (Prorocentrum minimum, Rhodomonas baltica or Karenia brevis) and diatoms (Chaetoceros socialis and Skeletonema marinoi), during field or laboratory experiments. In addition, the effect of the oxylipin producing diatom Skeletonema marinoi has been tested on two different C. helgolandicus populations: the Mediterranean population collected in the Adriatic Sea and the Atlantic population collected in the English Channel. According to the results obtained, expression levels of the specific GOI changed depending on the tested algae, times of exposure, copepod population analyzed and field/laboratory experiments. Gene expression level patterns in the different experimental conditions tested may help to understand the copepod response to stressful conditions. The identification of new genes, for example using cDNA libraries or new generation sequencing, and the application of new tools, such as functional proteomic approaches, may allow for a more comprehensive overview of how copepods respond to specific stressors in the laboratory, but also to predict the response under natural environmental conditions and the effects of these responses on higher trophic levels.
Ruolo di GPER sulla funzione cardiovascolare in condizioni di ipertensione: caratterizzazione fisiologica del recettore in Ratti Spontaneamente ipertesi (SHR)
(2013-11-25) De Francesco, Ernestina Marianna; Maggiolini, Marcello; Angelone, Tommaso
Estrogens promote beneficial effects in the cardiovascular system mainly through the estrogen receptor (ER)α and ERβ, which act as ligand-gated transcription factors. Recently, the G protein-coupled estrogen receptor (GPER) has been implicated in the estrogenic signaling in diverse tissues, including the cardiovascular system. In this study, we demonstrate that left ventricles of male Spontaneously Hypertensive Rats (SHR) express higher levels of GPER compared to normotensive Wistar Kyoto (WKY) rats. In addition, we show that the selective GPER agonist G-1 induces negative inotropic and lusitropic effects to a higher extent in isolated and Langendorff perfused hearts of male SHR compared to WKY rats. These cardiotropic effects elicited by G-1 involved the GPER/eNOS transduction signaling, as determined by using the GPER antagonist G-15 and the eNOS inhibitor L-NIO. Similarly, the G-1 induced activation of ERK1/2, AKT, GSK3β, c-Jun and eNOS was abrogated by G-15, while L-NIO prevented only the eNOS phosphorylation. In hypoxic Langendorff perfused WKY rat heart preparations, we also found an increased expression of GPER along with that of the hypoxic mediator HIF-1α and the fibrotic marker CTGF. Interestingly, G-15 and L-NIO prevented the ability of G-1 to down-regulate the expression of both HIF- 1α and CTGF, which were found expressed to a higher extent in SHR compared to WKY rat hearts. Collectively, the present study provides novel data into the potential role played by GPER in hypertensive disease on the basis of its involvement in myocardial inotropism and lusitropism as well as the expression of the apoptotic HIF-1α and fibrotic CTGF factors. Hence, GPER may be considered as a useful target in the treatment of some cardiac dysfunctions associated with stressful conditions like the essential hypertension.
Ruolo neuroprotettivo del sistema istaminergico e delle HSPs nella risposta allo stress ambientale nell’encefalo del Teleosteo Thalassoma pavo
(2014-03-25) Giusi, Giuseppina; Tota, Bruno; Facciolo,Rosa Maria
At date, a plethora of evidence regarding adverse morpho-functional and neurobiological aspects provoked by environmental stressors has been considered. Following exposure to stress factors, the activation of both specific neurosignaling mechanisms and molecular pathways account for the modulation of complex adaptative processes in animal targets. In this context, the aim of the present work is to analyze the neuroprotective role of histaminergic system and heat shock proteins towards environmental neurotoxicants such as heavy metals and pesticides in the Teleost Thalassoma pavo. Such environmental stressors account for significative alterations on motor and feeding behaviors, which are tightly correlated to neurodegenerative processes in key brain regions. In this work, the molecular characterization of H2R and H3R permits to demonstrate a conservation of specific sequences, which appear to be determinant for the function of such subtypes in phylogenetically distant Vertebrates. Moreover, the inactivation of H2R and H3R, via the application of selective antagonists (Cimetidine and Thioperamide, respectively), induces in Thalassoma pavo abnormal behaviors and trascriptional alterations, suggesting a clear physiological role of this neuronal system in our model. The expression pattern of histaminergic system results to be highly modified following exposure to environmental stressors in a region-dependent manner. In particular, the heavy metals induce downregulations of H2R mRNA in some brain regions such as mesencephalon, which is involved in the regulation of motor activities. On the other hand, both heavy metal and pesticides account for an increasement of H3R trascriptional levels in hypothalamic and telencephalic areas. From the concomitant exposure to histaminergic antagonists and environmental stressors, it was possible to demonstrate that H2R blockade is responsible for enhanced stressors-dependent neurotoxic effects. On the contrary, the inhibition of H3R activities accounts for an amelioration of both abnormal motor behaviors and neuronal damage induced by such environmental stressors. Consistent with the effects on histaminergic system, heavy metals and pesticides also promote the activation of cellular defence processes through the stimulation of heat shock proteins trascription, i.e. HSP90 e HSP70. The histaminergic antagonists are able to influence heat shock proteins expression, inducing a heterogeneous pattern of HSP90 trascription levels, while in the case of HSP70 an enhanced expression is typical of all encephalic areas. The results of the present work demonstrate, for the first time in an aquatic Vertebrate, a possible interactions between histaminergic system-dependent neurosignaling activities and HSPs network, which could be represent an important neurophysiological mechanism operating during neuronal stress conditions.
Effetti del frammento CGA1-64 di ratto sul cuore isolato e perfuso secondo langendorff: confronto con hrVS-1
(2013-10-24) Pulerà,Elisabetta; Tota,Bruno; Cerra,Maria Carmela
Regolazione dell'orologio circadiano nei mammiferi mediante SUMOylazione dell'attivatore trascrizionale BMAL1
(2006) Giordano, Francesca; Tota, Bruno
4 Abstract The molecular machinery that governs circadian rhythmicity is based on clock proteins organized in regulatory feedback loops. Although posttranslational modification of clock proteins is likely to finely control their circadian functions, only limited information is available to date. Here, we show that BMAL1, an essential transcription factor component of the clock mechanism, is SUMOylated on a highly conserved lysine residue (Lys259) in vivo. BMAL1 shows a circadian pattern of SUMOylation that parallels its activation in the mouse liver. SUMOylation of BMAL1 requires and is induced by CLOCK, the heterodimerization partner of BMAL1. Ectopic expression of a SUMOdeficient BMAL1 demonstrates that SUMOylation plays an important role in BMAL1 circadian expression and clock rhythmicity. This reveals an additional level of regulation within the core mechanism of the circadian clock.

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