LINEE DI RICERCA ATTIVE NELLE STRUTTURE SEDE DEL DOTTORATO


1) Equilibri redox e regolazione cellulare.

Lo Studente potrà partecipare a studi sperimentali volti a chiarire il ruolo di reazioni di ossido-riduzione nella regolazione dell’attività di proteine importanti nella transduzione di segnali extracellulari. In vari modelli sperimentali (linfociti del sangue periferico in coltura primaria; granulociti neutrofili; colture di linee cellulari tumorali), tali studi saranno rivolti alla identificazione e caratterizzazione di fonti fisiologiche di specie reattive dell’ossigeno (anione superossido, perossido di idrogeno) ed altri equivalenti ossidanti. Speciale attenzione sarà dedicata all’attività gamma-glutamil transpeptidasica di membrana, recentemente da noi individuata come una di tali fonti fisiologiche (1-3). Verranno studiati gli effetti di tali specie ossidanti sullo stato redox di specifici pool di proteine

(ad es. quelle della superficie cellulare) e singole proteine specifiche (recettori, fattori di trascrizione), mediante metodiche radioisotopiche, di immunoprecipitazione, ligand-binding assay, elettroforesi bidimensionale ad alta risoluzione, immunoblot ed autoradiografia (4). Le alterazioni redox riscontrate saranno messe in correlazione con alterazioni di funzioni cellulari (capacità proliferativa; risposta a fattori di crescita; adesione cellulare; migrazione e invasività di linee neoplastiche).

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. Pompella A, Paolicchi A, Comporti M, Tongiani R: Selective colocalization of lipid peroxidation and protein thiol loss in chemically induced hepatic preneoplastic lesions: the role of g-glutamyl transpeptidase activity. Histochemistry Cell Biol. 106: 275-282, 1996.
  2. Paolicchi A, Tongiani R, Tonarelli P, Comporti M, Pompella A: Gamma-glutamyl transpeptidase-dependent lipid peroxidation in isolated hepatocytes and HepG2 hepatoma cells. Free Rad. Biol. Med. 22: 853-860, 1997.
  3. Paolicchi A, Minotti G, Tonarelli P, Tongiani R, De Cesare D, Mezzetti A, Dominici S, Comporti M, Pompella A: Gamma-glutamyl transpeptidase-dependent iron reduction and low density lipoprotein oxidation - a potential mechanism in atherosclerosis. J. Invest. Med. 47: 151-160, 1999.
  4. Dominici S, Valentini M, Maellaro E, Del Bello B, Paolicchi A, Lorenzini E, Tongiani R, Comporti M, Pompella A: Redox modulation of cell surface protein thiols in U937 lymphoma cells: the role of gamma-glutamyl transpeptidase-dependent H202 production and S-thiolation. Free Rad. Biol. Med. 1999 (in press)


2) Regolazione redox dell’apoptosi e ruolo della poli(ADP-ribosio) polimerasi.

Lo Studente avrà la possibilità di inserirsi in ricerche tese a esplorare il ruolo svolto dalla gamma-glutamiltranspeptidasi, come fonte fisiologica di specie ossidanti (vedi punto 1), nella modulazione della morte cellulare, di natura sia necrotica che apoptotica (1). Tali studi saranno condotti su linee cellulari di tumori primitivi o metastatici a diverso grado di espressione del suddetto enzima. Inoltre, questa linea di ricerca approfondirà il ruolo svolto da alcuni prodotti genici, quali Bcl-2, Bcl-XL, Bax ed altri, che, nel network complesso di proteine implicate nella progressione del processo apoptotico, sono anche fortemente coinvolti nella regolazione dello stato redox mitocondriale. In particolare verranno studiate, in correlazione con i suddetti prodotti genici, le modificazioni di stato funzionale e le modificazioni di struttura caspasi-dipendenti dell’enzima nucleare poli(ADP-ribosio) polimerasi, nell’ambito di modelli sperimentali di apoptosi indotta da stimoli ossidativi fisiologici, come detto sopra, o esogeni (2). Nella attuazione di questo progetto lo Studente avrà modo di applicare svariate metodiche, quali la valutazione biochimica e morfologica dell’apoptosi, l’analisi di proteine tramite Western blot, la valutazione di attività enzimatiche tramite substrati fluorescenti o radiomarcati.

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. Maellaro E, Del Bello B, Comporti M: Protection by ascorbate against apoptosis of thymocytes: implication of ascorbate-induced non-lethal oxidative stress and poly(ADP-ribosyl)ation. Exp. Cell Res. 226: 105-113, 1996.
  2. Del Bello B, Paolicchi A, Comporti M, Pompella A, Maellaro E: Hydrogen peroxide produced during gamma-glutamyl transpeptidase activity is involved in prevention of apoptosis and maintainance of proliferation in U937 cells. FASEB J. 13: 69-79, 1999.


3) Danno ossidativo delle membrane cellulari: perossidazione lipidica, ossidazione di proteine e meccanismi di sistemi antiossidanti.

Lo Studente sarà messo in condizione di familiarizzarsi con i principali aspetti metodologici ed analitici inerenti lo studio delle ossidazioni delle membrane cellulari, in modo particolare l’iniziazione della perossidazione lipidica, la sua propagazione e la determinazione dei prodotti da essa derivati (1-3,5.7). Inoltre lo Studente si familiarizzerà con le procedure di rivelazione della ossidazione delle proteine, attraverso metodologie di elettroforesi bidimensionale ad alta risoluzione e tecniche di HPLC per alti pesi molecolari accoppiata ad electron spray, per avere informazioni su cambiamenti di massa a seguito della formazione di gruppi perossilici, idrossilici e carbonilici. Verranno studiate in particolare le membrane microsomiali di fegato ed altri organi, e le membrane eritrocitarie, al fine di analizzare la cinetica dell’ossidazione dei lipidi e delle proteine, e valutare il ruolo rispettivo di ciascun processo nell’induzione del danno (inattivazione di enzimi microsomiali, lisi eritrocitaria o formazione dell’antigene di senescenza) (8). Verrà inoltre valutato il ruolo degli antiossidanti liposolubili (alfa-tocoferolo, carotenoidi, licopene, ecc.) ed idrosolubili (acido ascorbico, glutatione, ecc.) nella prevenzione delle alterazioni dei lipidi e delle proteine e del danno da queste prodotto (4,5).

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. Comporti M: Lipid peroxidation and cellular damage in toxic liver injury. Lab. Invest. 53: 599-623, 1985.
  2. Comporti M: Lipid peroxidation as a mediator of chemical-induced hepatocyte death. In: "Toxicology af the liver", 2nd ed. (Plaa GL et al., Eds.), p. 221-257. Taylor & Francis 1997.
  3. Comporti M: Lipid peroxidation and biogenic aldehydes: from the identification of 4-hydroxynonenal to further achievements in biopathology. Free Rad. Res. 28: 623-635, 1998.
  4. Del Bello B, Maellaro E, Sugherini L, Santucci A, Comporti M, Casini AF: Purification of NADPH-dependent dehydroascorbate reductase from rat liver and its identification with 3alpha-hydroxysteroid dehydrogenase. Biochem. J. 304: 385-390, 1994.
  5. Goldring C, Casini AF, Maellaro E, Del Bello B, Comporti M: Determination of 4-hydroxynonenal by HPLC with electrochemical detection. Lipids 28: 141-145, 1993.
  6. Maellaro E, Del Bello B, Sugherini L, Santucci A, Comporti M, Casini AF: Purification and characterization of glutathione-dependent dehydroascorbate reductase from rat liver. Biochem. J. 301: 471-476, 1994.
  7. Pompella A: Biochemistry and histochemistry of oxidant stress and lipid peroxidation. Int. J. Vit. Nutr. Res. 67: 289-297, 1997.
  8. Pompella A, Comporti M: Imaging of oxidative stress at subcellular level by confocal laser scanning microscopy after fluorescent derivativization of cellular carbonyls. Am.J.Pathol. 142: 1353-1357, 1993.


4) Ruolo del rilascio di ferro in forma libera nella induzione dello stress ossidativo.

Lo studente si potrà riallacciare a precedenti ricerche del nostro laboratorio (1-3) nelle quali è stato osservato che l’incubazione di eritrociti con un gran numero di agenti ossidanti, quali la fenilidrazina, la divicina, l’isouramile, la fenilidrossilamina, il dapsone-idrossilamina (4), l’acroleina ed altri, determina rilascio di ferro in forma libera, e formazione di metemoglobina (MetHb). Se gli eritrociti sono stati depletati di glutatione (GSH) il rilascio di ferro è accompagnato da perossidazione lipidica ed emolisi. Il ferro viene rilasciato dall’eme, ed agisce dall’interno della cellula. Infatti, in esperimenti in cui eritrociti di topo sono stati precaricati con desferrioxamina (DFO), il ferro rilasciato viene chelato a livello intracellulare (ferro estratto dagli eritrociti come ferrioxamina) e la perossidazione e l’emolisi sono prevenute. Ciò si verifica anche quando vengono usati altri chelanti come la ferrozina, la quercetina (5), il fluorbenzoil piridossale idrazone (FBPH). Lo studente che sceglierà di inserirsi in questa linea di ricerca, potrà opportunamente svilupparla, con indagini riguardanti la possibilità di diffusione del ferro libero al di fuori dell’eritrocita, le sue interazioni con altre cellule come le cellule endoteliali, le cellule stellate di Ito, le cellule di Kupffer, ecc., e la induzione di fenomeni di stress ossidativo in quelle cellule.

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. M. Ferrali, L. Ciccoli e M. Comporti. Biochem.Pharmacol. 38, 1819-1825 (1989).
  2. M. Ferrali, L. Ciccoli, C. Signorini e M. Comporti. Biochem.Pharmacol. 40, 1485-1490 (1990).
  3. M. Ferrali, C. Signorini, L. Ciccoli e M. Comporti, Biochem.J. 285, 295-301 (1992).
  4. L. Ciccoli, M. Ferrali, V. Rossi, C. Signorini, C. Alessandrini e M. Comporti. Toxicol. Letters (sottoposto per la pubblicazione)
  5. M. Ferrali, C. Signorini, B. Caciotti, L. Sugherini, L. Ciccoli, D. Giachetti e M. Comporti. FEBS Lett. 416, 123-129 (1997).


5) Ruolo del danno ossidativo nell’invecchiamento eritrocitario e in alcune forme di anemie emolitiche ereditarie (talassemia) e acquisite.

Lo studente si potrà riallacciare a precedenti ricerche del nostro laboratorio sull’invecchiamento eritrocitario (1) e sugli eritrociti talassemici (2). Viene comunemente accettato che il riconoscimento degli eritrociti invecchiati dipende dalla comparsa di un neo-antigene (antigene della senescenza, SCA) al quale si legano anticorpi autologhi IgG, che attaccandosi ai macrofagi, ne promuovono la eliminazione. Alla base della formazione del SCA starebbero alterazioni ossidative delle proteine di membrana in modo particolare della banda 3. In precedenti studi (1) abbiamo visto che in un modello di rapido invecchiamento "in vitro" (incubazione aerobica prolungata degli eritrociti) si verifica un cospicuo rilascio di ferro in forma libera, formazione di MetHb, ossidazione di proteine di membrana e binding di IgG autologhe alle membrane, cioè comparsa del SCA. Simile binding di IgG autologhe si osserva anche dopo incubazione con vari agenti ossidanti, in cui si ha parimenti il rilascio di ferro. Lo studente che sceglierà di inserirsi in questa linea di ricerca, potrà opportunamente svilupparla nel tentativo di verificare che una ossidazione delle proteine di membrana, catalizzata da un metallo redox-cycling attivo, quale il ferro rilasciato in forma libera, sia alla base dell’invecchiamento eritrocitario, cioè della formazione del SCA. Potrà inoltre studiare la natura del SCA con studi riguardanti la ossidazione delle proteine mediante tecniche avanzate di elettroforesi e di HPLC per alti pesi molecolari accoppiata ad elettron-spray (come sopra menzionato); potrà rivelare eventuali epitopi formati dal legame alle proteine di specifici prodotti di perossidazione come il 4-idrossinonenale. In vista del fatto che gli eritrociti di soggetti con talassemia maior e intermedia presentano un contenuto di ferro libero fortemente aumentato e un elevatissimo rilascio di ferro dopo incubazione aerobica, questi studi riguardanti la rivelazione del SCA potranno essere opportunamente estesi a questi eritrociti così come ad eritrociti di animali intossicati con sostanze emolitiche che parimenti determinano rilascio di ferro.

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. C. Signorini, M. Ferrali, L. Ciccoli, L. Sugherini, A. Magnani e M. Comporti. FEBS Lett. 362, 165-170 (1995).
  2. L. Ciccoli, C. Signorini, C. Scarano, V. Rossi, S. Bambagioni, M. Ferrali e M. Comporti. Free Rad.Res. (in stampa)


6) Fisiopatologia della fibrosi epatica da sovraccarico di ferro: ruolo del ferro libero e sua interazione con le cellule stellate di Ito e le cellule di Kupffer.

Lo studente si potrà riallacciare a nostri precedenti studi (1), che dimostrano che la produzione di collagene da parte di fibroblasti polmonari in coltura viene fortemente stimolata in presenza di fibre di crocidolite (una forma di asbesto ad alto contenuto di ferro), specialmente se il ferro viene mobilizzato dalla crocidolite per mezzo di molecole a basso peso molecolare come il citrato, che è capace di legare il ferro mantenendolo in forma redox-attiva. Un’altra linea di ricerca del nostro laboratorio ha dimostrato (2) che in un modello di iron overload epatico "in vivo", ottenuto con intossicazione con fenilidrazina, si verifica, a fronte di un più modesto incremento di ferro totale, un marcatissimo incremento di ferro libero che è responsabile di alterazioni ossidative di componenti di membrana e soprattutto del DNA. Questo modello, che presenta il vantaggio di ottenere un iron-overload di origine endogena in pochi giorni, chiaramente mima l’emocromatosi epatica da anemie emolitiche. Infatti la fenilidrazina dà origine alla formazione del SCA e quindi alla rimozione degli eritrociti da parte delle cellule reticolo-endoteliali. Lo studente che sceglierà di inserirsi in questa linea di ricerca, potrà opportunamente svilupparla con indagini riguardanti l’effetto del ferro libero sulla produzione del collageno da parte di cellule epatiche non parenchimali in coltura. Verrà valutato sia la produzione del collagene, sia l’espressione dell’mRNA, sia variazioni delle catene collageniche in colture di cellule stellate di Ito; verrà anche valutata la produzione di TGF-b1 in colture di cellule di Kupffer e le eventuali interazioni fra cellule di Kupffer e cellule deputate alla produzione di collagene, mediante citochine. Infine verrà valutata la eventuale stimolazione della sintesi del collagene da parte di prodotti di perossidazione lipidica, in particolare il 4-idrossinonenale.

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. C. Gardi, P. Calzoni, M. Ferrali e M. Comporti. Biochem.Pharmacol. 53, 1659-1665 (1997).
  2. M. Ferrali, C. Signorini, L. Sugherini, A. Pompella, M. Lodovici, B. Caciotti, L. Ciccoli e M. Comporti. Biochem.Pharmacol. 53, 1743-1751 (1997).


7) Studio della chelazione intracellulare del ferro libero e sintesi di nuove molecole ferro-chelanti: effetto sull’invecchiamento eritrocitario e su danni da iron overload.

Lo studente si potrà riallacciare a precedenti ricerche del nostro laboratorio riguardanti la possibilità di sintetizzare nuove molecole ferro chelanti allo scopo di chelare, a livello intracellulare, il ferro libero e prevenire in qualche misura i suoi effetti ossidanti. Infatti i chelanti a tutt’oggi impiegati presentano inconvenienti legati o alla tossicità o all’incapacità di penetrare nelle cellule. Poiché in nostri precedenti studi (1) con l’uso di una serie di flavonoidi (quercetina, kaempferolo, catechina, esperitina, ecc.) era sembrato evidente che per la chelazione del ferro fossero indispensabili il gruppo OH in posizione 3, e il gruppo chetonico in posizione 4 dell’anello C del flavonoide, lo scopo di questa ricerca sarà quello di sintetizzare e utilizzare una molecola che, partendo dalla struttura della quercetina, porti ad una molecola più semplificata, togliendo ad esempio l’anello B ma mantenendo i gruppi chelanti. Una tale molecola appartiene al gruppo di cromanoli ed uno dei termini più semplici di tali composti e con le caratteristiche volute è il 3-idrossi-2-metil-4H-benzo[ b] oxin-4-one (HMC). Questo composto non è disponibile in commercio. Per ottenerlo sarà necessario sintetizzarlo a partire dal 2-idrossiacetofenone che, dopo acetilazione, ciclizzazione della catena dichetonica sulla posizione 2 dell’anello benzenico, idrogenazione e idrossilazione in posizione 3, potrà dare il conposto desiderato (HMC). L’identità e la purezza dei prodotti ottenuti durante la sintesi sarà saggiata per NMR, IR e spettrometria di massa (strumentazione e collaborazione di operatori sono disponibili presso l’Istituto di Chimica Organica e il Dipartimento di Chimica dell’Università di Siena). In studi preliminari il prodotto finale è stato saggiato per le sue capacità ferro-chelanti attraverso analisi elettrochimiche e spettrometria di massa. Lo studente che sceglierà di inserirsi in questa linea di ricerca, potrà opportunamente svilupparla partecipando in primo luogo alla sintesi e alla identificazione del composto (HMC) e di prodotti analoghi ottenuti con varie sostituzioni nell’anello benzenico; successivamente al saggio delle loro capacità ferro chelanti in sistemi biologici. L’attività verrà saggiata, in primo luogo nel modello degli eritrociti sottoposti a stress ossidativo indotto da fenildrazina, divicina, isouramile; oppure in eritrociti incubati nelle condizioni di rapido invecchiamento "in vitro", come precedentemente detto. Verrà valutata la formazione a livello intracellulare, del complesso chelante-ferro; la capacità di questi composti di prevenire ossidazioni di proteine di membrana e di lipidi; di prevenire o rallentare la formazione del SCA e quindi l’invecchiamento eritrocitario. Questi studi si ricollegano, in maniera sequenziale ad altri programmi dello stesso dottorato inerenti la patogenesi dell’ittero neonatale. Inoltre, siccome il ferro viene rilasciato negli eritrociti durante la conservazione del sangue, la chelazione intracellulare del ferro potrebbe rappresentare un mezzo per prolungare la conservazione stessa. Infine, in collegamento con il programma riguardante il ruolo del ferro libero nella fibrosi epatica da sovraccarico di ferro, l’attività di questi prodotti potrà essere saggiata in modelli di iron-overload "in vitro" (epatociti in coltura caricati di ferro), o "in vivo" (intossicazione con tossici emolitici).

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. M. Ferrali, C. Signorini, B. Caciotti, L. Sugherini, L. Ciccoli, D. Giachetti e M. Comporti. FEBS Lett. 416, 123-129 (1997).


8) Ruolo del ciclo redox dell’acido ascorbico in situazioni fisiologiche e patologiche.

Questo progetto formativo scaturisce da precedenti ricerche che hanno avuto per oggetto lo studio del ciclo redox dell’acido ascorbico (AA). L’attività antiossidante dell’AA comporta, come conseguenza, l’ossidazione dello stesso prima a radicale ascorbile, poi a deidroascorbato (DHA). Il gruppo di ricerca a cui fa riferimento il progetto ha in precedenza purificato e caratterizzato due nuove DHA reduttasi (1-3), enzimi in grado di ridurre il DHA, ripristinando l’AA, cioè la forma funzionalmente attiva della vitamina. I successivi studi di caratterizzazione hanno dimostrato che uno di tali enzimi è da identificarsi con 3a-idrossisteroide deidrogenasi, mentre l’altro, molto più efficiente, rappresenta una nuova proteina, di cui è stato recentemente clonato il cDNA (4).

Lo studente che intenderà svolgere la propria attività nell’ambito di questo progetto formativo, potrà svolgere ricerche concernenti l’ulteriore caratterizzazione di quest’ultimo enzima ed in particolare: i) l’espressione di tale enzima in varie situazioni sperimentali che comportano lo sviluppo di stress ossidativo; ii) il ruolo dell’enzima nell’ambito delle difese antiossidanti, usando come modello linee cellulari stabilmente transfettate con il cDNA dell’enzima; iii) il clonaggio di eventuali isoforme tramite screening di libraries con il cDNA iniziale o tramite il PCR; iv) la ricerca di eventuali altri substrati e di inibitori dell’enzima.

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. E. Maellaro, B. Del Bello, L. Sugherini, A. Santucci, M. Comporti e A.F. Casini. Biochem.J. 301, 471-476 (1994).
  2. B: Del Bello, E. Maellaro, L. Sugherini, A. Santucci, M. Comporti e A.F. Casini. Biochem.J. 304, 385-390 (1994).
  3. A. Paolicchi, A. Pezzini, M. Saviozzi, S. Piaggi, M. Andreuccetti, E. Chieli, G. Malvaldi e A.F. Casini. Arch.Biochem.Biophys. 333, 489-495 (1996).
  4. T. Ishikawa, A.F. Casini e M. Nishikimi. J.Biol.Chem. 273, 28708-28712 (1998).


9) Terapia sperimentale in modelli di necrosi e di cirrosi epatica mediante tecniche di ripopolamento con epatociti derivati da animali transgenici.

La terapia genica somatica è un nuovo campo di ricerca biomedica che ha lo scopo di prevenire, o trattare una varietà di malattie ereditarie o acquisite. La più popolare, che è stata usata nella prima sperimentazione umana, è conosciuta come terapia genica ex vivo. Questa comporta il trapianto di cellule autologhe genericamente modificate. I tessuti che contengono le appropriate cellule bersaglio, per esempio gli epatociti, sono raccolti dal paziente, le cellule sono isolate, messe in coltura e trasfettate col gene di interesse. Le cellule geneticamente modificate sono quindi trapiantate nel paziente dal quale sono derivate. Questa metodologia risulta molto invasiva per un paziente già debilitato. L’uso di cellule xenogeneiche potrebbe risultare un trattamento molto meno invasivo nel caso che: 1) si possa prevenire la lisi delle cellule t rapiantate dovuta ad una risposta immunologica umorale che coinvolge l’attivazione del complemento; 2) il trapianto di epatociti venga eseguito con una metodologia semplice ed efficace. La lisi cellulare possa essere prevenuta dall’uso di cellule xenogeneiche geneticamente manipolate (transgenesi) che esprimono sulla loro superficie inibitori del complemento (1-7).

A proposito del secondo punto, lo studente che sceglierà questo progetto formativo potrà inserirsi nel laboratorio dove abbiamo sviluppato una nuova metodologia di trapianto di epatociti che consente, in un modello murino, la ripopolazione del fegato mediante migrazione degli epatociti dall’mento, sede dell’impianto, al fegato dell’animale ricevente. L’efficacia di questa metodologia sarà verificata in modelli sperimentali di necrosi e/o cirrosi epatica ed in modelli murini di malattie genetiche a carico del metabolismo epatico.

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. M. Rossini, L.C.F. Mulder, E. Ciccopiedi, S. Nuti, G. Marinucci, P. Bruzzone, D. Alfani, R. Cortesini e M. Mora. Clin. Exp. Immunol. 97 (suppl. 2), 41 (1994).
  2. L.C.F. Mulder, M. Mora, E. Ciccopiedi, C. Melli, S. Nuti, G. Marinucci, P. Bruzzone, M. Lazzeri, R. Lorenzini, D. Alfani, R. Cortesini e M. Rossini. Transplantation Proc. 27, 333-335 (19959.
  3. L.C.F. Mulder, E. Ciccopiedi, M. Mora, S. Nuti, G. Marinucci, M. Lazzeri, C. Melli, M. Marchetti, P. Bruzzone, D. Alfani, R. Cortesini e M. Rossini. Transgenic 1, 629-637 (1995).
  4. L.C.F. Mulder, M. Mora, M. Lazzeri, M. Boschi, E. Ciccopiedi, G. Marinucci, C. Melli, P. Bruzzone, D. Alfani, R. Cortesini e M. Rossini. Transplantation Proc. 28, 127-129 (1996).
  5. L.C.F. Mulder, M. Mora, M. Lazzeri, M. Boschi, E. Ciccopiedi, C. Melli, P. Bruzzone, D. Alfani, R. Cortesini e M. Rossini. Transplantation Proc. 28, 589 (1996).
  6. M. Mora, L.C.F. Mulder, M. Lazzeri, M. Boschi, E. Ciccopiedi, C.M. Melli, P. Bruzzone, D. Alfani, R. Cortesini e M. Rossini. Xenotransplantation 3, 63-68 (1996).
  7. M. Lazzeri, M. Mora, L.C.F. Mulder, G. Marsicano, M. Boschi, G. Marinucci, P. Bruzzone, D. Alfani, R. Cortesini e M. Rossini. J.Urol. 159, 1364-1369 (1998).


10) Cinetica dei sistemi antiossidanti nel feto, nel neonato e nei primi mesi di vita.

Questa linea programmatica parte da precedenti ricerche (1-5) che hanno dimostrato come la maturazione del sistema antiossidante proceda durante la vita fetale e termini nel periodo post natale.

In particolare gli studi effettuati sul globulo rosso hanno dimostrato una carenza di enzimi antiossidanti (glutatione perossidasi, catalasi, superossido dismutasi) che si corregge nelle popolazioni eritrocitarie successive alla nascita con una notevole variabilità individuale.

Alle carenze di maturazione del sistema antiossidante sarebbe da attribuire una particolare vulnerabilità di alcuni organi e apparati e in particolare del sistema nervoso centrale.

Lo studente che intende seguire questa linea dovrà inserirsi nella programmazione di una ricerca diretta ad individuare le carenze del sistema antiossidante in neonati sani e patologici, indagando in particolare l'evoluzione dei rapporti tra anomalie dei fattori antiossidanti intra ed extra cellulari e patologia feto-neonatale con particolare riguardo al sistema nervoso centrale.

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. R.T.Gross, R.Bracci, N.Rudolph, E.Schoroeder, J.Kochen. Hydrogen peroxide toxicity and detoxification in the erythrocytes of newborn infants. Blood 29:481,1967.
  2. G.Rotilio, A.Rigo, R.Bracci, F.Bagnoli, I.Sargentini, M.Brunori. Determination of red blood cell superoxide-dismutase and glutathione-peroxidase in newborn in relation to neonatal hemolysis. Clin.Chim.Acta 81:131,1977.
  3. R. Bracci, G. Buonocore. The antioxidant status of erythrocytes in preterm and term infants. Semin. Neonatol. 3:191-197,1998
  4. R.Bracci, F.Bagnoli, M.De Donno, A.Rigo, M.Brunori, G.Rotilio. Red cell superoxide-dismutase and other erythrocyte enzyme activities in the newborn infants with hyperbilirubinemia. Italian Journal of Biochemistry, 27:73,1978.
  5. R. Bracci, G. Buonocore, B. Talluri, S. Berni. Neonatal hyperbilirubinemia. Evidence for a role of the erythrocyte enzyme activities involved in the detoxification of oxygen radicals. Acta Paediatr. Scand. 77:349-356,1988


11) Diagnosi dello stress ossidativo feto-neonatale.

Questa linea di ricerca prende origine da precedenti studi (1-4) diretti a mettere in evidenza segni clinici e reperti di laboratorio indicativi di alterazioni nelle quali fosse ravvisabile un ruolo patogenetico di specie tossiche dell’ossigeno in epoca neonatale. In particolare, l’accurato esame della patologia respiratoria e neurologica del neonato pretermine, unitamente alle indagini di laboratorio dirette a riconoscere tanto i segni indiretti di stress ossidativo quanto le patologie note per essere responsabili di attivare il rilascio di radicali liberi (ipossia grave, ischemia-riperfusione, attivazione fagocitaria) ha consentito di individuare una evidente correlazione tra alterazioni della bilancia ossidativa ed insorgenza di grave patologia feto-neonatale.

Lo studente che intenda seguire questa linea di ricerca dovra’ impegnarsi in un’ indagine su mezzi diagnostici sempre piu’ accurati nel riconoscere l’eccesso di rilascio di specie tossiche dell’ossigeno. Si segnala a questo proposito la necessita’ di sviluppare attendibili mezzi di valutazione degli F2-isoprostani plasmatici ed eritrocitari, del rilascio di ferro libero plasmatico ed eritrocitario e del potere antiossidante plasmatico (attivita’enzimatiche ed altri fattori). Tenuto conto del ruolo chiave dell’attivazione fagocitaria nel rilascio di radicale superossido, l’indagine dovra’ essere diretta ad perfezionare mezzi di indagine della funzione fagocitaria nei leucociti circolanti in relazione anche ai fattori stimolanti endogeni o esogeni (incluso trattamento con G-CSFe GM-CSF).

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. G. Buonocore, S. Zani, S. Perrone, B. Caciotti, R. Bracci. Intraerythrocyte non protein-bound iron and plasma malondialdheyde in the hypoxic newborn. Free Radic. Biol. Med. 25:766-770,1998
  2. R. Bracci, G. Buonocore, B. Talluri, S. Berni. Neonatal hyperbilirubinemia. Evidence for a role of the erythrocyte enzyme activities involved in the detoxification of oxygen radicals. Acta Paediatr. Scand. 77:349-356,1988.
  3. G. Buonocore, S. Berni, D. Gioia, R. Bracci. Characteristics and functional properties of red cells during the first days of life. Biol. Neonate 60,137,1991.
  4. R.Bracci, G.Martini, G.Buonocore, B.Talluri, S.Berni, M.F.Ottaviani, M.P.Picchi, A.Casini. Changes in erythrocyte properties during the first hours of life. Electron spin resonance reacting sulfydryl groups. Pediatr. Res. 24:391-395,1988.


12) Ruolo dello stress ossidativo nella patogenesi dell’anemia del neonato.

Questa linea di ricerca segna la continuazione di studi (1-3) iniziati da oltre un trentennio, che hanno dimostrato (e pubblicazioni anche di altri gruppi hanno pienamente confermato) che lo stress ossidativo e l’emolisi ossidativa costituiscono i fattori di gran lunga più importanti nella patologia delle anemie del neonato dovute ad errori congeniti del metabolismo, ad alterazioni di membrana o a reazioni immunitarie. In particolare, l’anemia del neonato pretermine, temibile complicazione della nascita prematura in quanto spesso causa di rischio da trasfusione, dipende in gran parte dalla ridotta emivita di eritrociti che, oltre ad essere congenitamente poco resistenti allo stress ossidativo, sono anche esposti a rilascio di radicali liberi in misura maggiore rispetto al neonato maturo e ovviamente al bambino piu’ grande.

Lo studente che intende dedicarsi a questo campo di studio dovra’ dedicarsi alla ricerca sia dei mezzi sempre piu’ affinati per mettere in evidenza i primi stadi dello stress ossidativo eritrocitario, sia dei mezzi terapeutici atti ad evitare o almeno limitare l’esposizione dell’eritrocita del neonato all’azione di radicali liberi e specie tossiche dell’ossigeno. A proposito di quest’ultimo aspetto la ricerca si presenta assai promettente a seguito dei recenti studi sperimentali dai quali risulta che numerose molecole antiossidanti hanno un'azione protettiva nei confronti dell'eritrocita.

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. R.Bracci, G.Martini, G.Buonocore, B.Talluri, S.Berni, M.F.Ottaviani, M.P.Picchi, A.Casini. Changes in erythrocyte properties during the first hours of life. Electron spin resonance reacting sulfydryl groups. Pediatr. Res. 24:391-395,1988.
  2. R. Bracci The role of oxygen radicals in immuohematologic abnormalities associated with prematurity. International Journal of Pediatric Hematology/oncology 45:451-457,1997.
  3. G.Buonocore, S. Zani, I.Sargentini, D.Gioia, C.Signorini, R.Bracci. Hypoxia-induced free iron release in the cells of newborn infants. Acta Paediatr. 87:77-81,1998


13) Lo stress ossidativo quale fattore patogenetico delle lesioni encefaliche del neonato pretermine.

Questa linea di ricerca costituisce la continuazione di numerose ricerche (1-7) svolte anche in collaborazione con universita’ straniere dirette ad individuare i meccanismi alla base del danno cerebrale ipossico. Indagini recenti eseguite con sofisticati mezzi di indagine hanno dimostrato che i radicali liberi ed in particolare il radicale idrossilico svolgono un’azione fondamentale nell’indurre il danno cerebrale in corso di encefalopatia anossico-ischemica. La loro azione, che puo’ essere altamente lesiva, e’ oggi sufficientemente nota e riguarda sia un azione diretta sulla perossidazione di membrana della cellula nervosa sia un’azione indiretta attraverso la limitazione dell’ "uptake" di glutammati da parte dell’astrocita o attraverso gravi lesioni dei sinaptosomi.

Lo studente che intende seguire questa linea di ricerca dovra’ impegnarsi in uno studio diretto ad indagare sperimentalmente con metodi di avanguardia (elettroforesi bidimensionale, tecnica di indagine di espressione genica ed altro) i meccanismi lesivi del SNC feto-neonatale nel tentativo di individuare i punti di attacco per un’eventuale trattamento profilattico e terapeutico.

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. R. Bracci, G. Buonocore Antioxidants and prevention of brain insult. In: 2nd world Congress on Labor and Delivery, Rome 6-9 May 1997. In: Labor and Delivery (E. V. Cosmi ed.), Parthenon Publishing, London, 1997 pagg 266-270.
  2. M. Shadid, G. Buonocore, F. Groenendaal, R. Moison, M. Ferrali, H.M. Berger, F. van Bel Effect of deferoxamine and allopurinol on non protein bound iron concentrations in plasma and cortical brain tissue of newborn lambs following hypoxia ischemia. Neurosci Lett. 22:5-8, 1998
  3. G. Buonocore, S.Liberatori, L.Bini, V.Pallini, O.P.Mishra, M.Delivoria-Papadopoulos, R.Bracci. Hypoxia-induced changes in protein tyrosine phosphorylation in Guinea-Pig brain synaptosomes. Pediatr. Res. 43:317A, 1998 (Abstr 1858)
  4. R.Bracci. Oxygen toxicity. In: Textbook of Perinatal Medicine (A. Kurjak Ed.), The Parthenon Publishing Group, London 1998, pag. 78-89
  5. R. Bracci. Radicali liberi nei disordini del sistema nervoso centrale del prematuro e del neonato.In: Proceedings of the Perinatal Endocrinology Congress, F. Bagnoli, R. Bracci, C. De Felice (Eds.) Siena Settembre 18-19, 1998. Tipografia Senese, Siena pag 79-84, 1998
  6. G. Buonocore, S. Perrone, M. Longini, P.Paffetti, A. Picardi, L. Terzuoli, L. Cataldi, R. Bracci. Effects of hypoxia on total hydroperoxide and advanced oxidation protein products in plasma of preterm newborns. In: Annual Meeting of American Pediatric Society, Society for Pediatric Research, San Francisco, CA, May 1-4, 1999. Pediatr Res (Abstr)
  7. G. Buonocore, S. Liberatori, L.Bini, V.Pallini, O. P.Mishra, M.Delivoria-Papadopoulos, R. Bracci. Effect of hypoxia on heat-shock proteins (HSPs) in the cerebral cortex of the guinea pigs newborns. In: Annual Meeting of European Society for Pediatric Research, BelfaCopenhagen 26 &emdash;29 June, 1999 Pediatr Res , 1999 (Abstr. ).


14) Terapia antiossidante nel controllo della patologia neurologica da radicali liberi del neonato.

Questa linea di ricerca si collega strettamente a numerosi studi concernenti la patogenesi delle piu’ gravi complicazioni della sofferenza ipossica feto-neonatale. Tali studi (1) hanno riconocsiuto nei radicali liberi i principali fattori lesivi alla base delle alterazioni encefaliche irreversibili. Ricerche sperimentali hanno dimostrato che la somministrazione di vari farmaci antiossidanti ed in particolare i chelanti del ferro possono ridurre in misura notevole il danno cerebrale da encefalopatia anossico-ischemica del feto e del neonato soprattutto pretermine.

Lo studente che intende seguire questo indirizzo dovra’ dedicarsi ad indagare sperimentalmente l’azione delle varie molecole ad azione antiossidante vagliandone attentamente l’azione farmacologica e valutando accuratamente i vantaggi in termini di limitazione soprattutto dei fenomeni di apoptosi e preparando i presupposti per l’uso clinico.

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. M. Shadid, G. Buonocore, F. Groenendaal, R. Moison, M. Ferrali, H.M. Berger, F. van Bel. Effect of deferoxamine and allopurinol on non protein bound iron concentrations in plasma and cortical brain tissue of newborn lambs following hypoxia ischemia. Neurosci Lett. 22:5-8, 1998


15) Patologia polmonare da radicali liberi nel neonato.

Questa linea di ricerca fa seguito a numerose indagini nelle quali e’ stato dimostrato come il rilascio di radicali liberi a seguito di iperossia, ma soprattutto di attivazione macrofagica sia alla base di lesioni croniche polmonari del neonato gravemente pretermine sottoposto a ventilazione assistita. Recenti indagini hanno altresi’ dimostrato come alla base di tali attivazioni vi sia assai spesso un’infezione placentare latente.

Lo studente che intende seguire questo genere di indagini dovra’ dedicarsi allo studio clinico, istologico ed immunologico dei neonati gravemente pretermine individuando fasi di inizio e l’evoluzione delle lesioni polmonari con lo scopo di mettere in evidenza metodi sempre piu’ accurati e sicuri diretti ad evitare queste gravi ed invalidanti lesioni dell’apparato respiratorio talvolta cosi’ devastanti da richiedere una continua ossigeno terapia del bambino anche all’epoca della scuola.

BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE:

  1. G. Buonocore, S. Perrone, M. Longini, P.Paffetti, A. Picardi, L. Terzuoli, L. Cataldi, R. Bracci. Effects of hypoxia on total hydroperoxide and advanced oxidation protein products in plasma of preterm newborns. In: Annual Meeting of American Pediatric Society, Society for Pediatric Research, San Francisco, CA, May 1-4, 1999. Pediatr Res (Abstr)
  2. G. Buonocore, S. Liberatori, L.Bini, V.Pallini, O. P.Mishra, M.Delivoria-Papadopoulos, R. Bracci. Effect of hypoxia on heat-shock proteins (HSPs) in the cerebral cortex of the guinea pigs newborns In: Annual Meeting of European Society for Pediatric Research, BelfaCopenhagen 26 &emdash;29 June, 1999 Pediatr Res , 1999, : (Abstr. ).
  3. R.Bracci. Free oxygen radicals and surfactant. Biol. Neonate, 7(Suppl.1):23-27,1997
  4. P. Toti, G. Buonocore, G. Rinaldi, A.M. Catella, R. Bracci. Pulmonary pathology in surfactant-treated preterm infants with respiratory distress syndrome. An autopsy study. Biol. Neonate 70,21-28,1996.