Il coniglio come modello sperimentale per lo studio degli effetti neurologici indotti da Cobalto

Sono stati studiati gli effetti tossici dell’esposizione cronica a cobalto e cromo. In passato, questa tossicità, che colpiva lavoratori esposti per ragioni occupazionali, è stata un problema molto sentito. Tuttavia, recenti pubblicazioni hanno descritto una specifica tossicità mediata da elevati livelli di cobalto e cromo, anche in pazienti portatori di protesi metalliche, quali gli impianti d’anca. Anche se sintomi clinici tra cui, cecità, sordità e neuropatia periferica, suggeriscono uno specifico neurotropismo, ancora poco è conosciuto delle basi neuropatologiche di questo processo ed oltretutto non ne è ancora stata apportata un’evidenza sperimentale. In questo progetto di ricerca, quindi, si è voluto approfondire il meccanismo patogenetico da cui scaturiscono tali sintomi neurologici, utilizzando come modello sperimentale il coniglio. Conigli New Zealand White sono stati trattati con dosi endovenose ripetute di cobalto e cromo, inoculati singolarmente od in associazione tra loro. Nessuna evidente alterazione clinica o patologica è stata associata alla somministrazione di solo cromo, nonostante gli elevati livelli in sangue e tessuti, mentre i trattati con cobalto-cromo o solo cobalto hanno mostrato segni clinici gravanti sul sistema vestibolo-cocleare; il cobalto, quindi, è stato identificato come il maggiore elemento scatenante neurotossicità. Inoltre all’esame istopatologico gli animali hanno mostrato severa deplezione delle cellule gangliari retiniche e cocleari, assieme a danno al nervo ottico e perdita di cellule sensitive capellute dell’orecchio. È risultato infine evidente che la gravità delle alterazioni è stata correlata al dosaggio ed al tempo di esposizione; dati questi che confermano, quindi, le precedenti osservazioni fatte su pazienti umani esposti a rilascio abnorme di cobalto e cromo da usura di protesi d’anca. È stato ipotizzato che il cobalto agisca sui mitocondri provocando l’incremento di produzione di specie reattive dell’ossigeno e il rilascio di fattori proapoptotici, causando sulle cellule neuronali un danno proporzionale al loro fabbisogno energetico e grado di mielinizzazione.

Decoding Agc1 deficiency: bioinformatics approaches to unveil the functional implications of Slc25a12 on the transcriptome and epigenome

In the brain, mutations in SLC25A12 gene encoding AGC1 cause an ultra-rare genetic disease reported as a developmental and epileptic encephalopathy associated with global cerebral hypomyelination. Symptoms of the disease include diffused hypomyelination, arrested psychomotor development, severe hypotonia, seizures and are common to other neurological and developmental disorders. Amongst the biological components believed to be most affected by AGC1 deficiency are oligodendrocytes, glial cells responsible for myelination. Recent studies (Poeta et al, 2022) have also shown how altered levels of transcription factors and epigenetic modifications greatly affect proliferation and differentiation in oligodendrocyte precursor cells (OPCs). In this study we explore the transcriptomic landscape of Agc1 in two different system models: OPCs silenced for Agc1 and iPSCs from human patients differentiated to neural progenitors. Analyses range from differential expression analysis, alternative splicing, master regulator analysis. ATAC-seq results on OPCs were integrated with results from RNA-Seq to assess the activity of a TF based on the accessibility data from its putative targets, which allows to integrate RNA-Seq data to infer their role as either activators or repressors. All the findings for this model were also integrated with early data from iPSCs RNA-seq results, looking for possible commonalities between the two different system models, among which we find a downregulation in genes encoding for SREBP, a transcription factor regulating fatty acids biosynthesis, a key process for myelination which could explain the hypomyelinated state of patients. We also find that in both systems cells tend to form more neurites, likely losing their ability to differentiate, considering their progenitor state. We also report several alterations in the chromatin state of cells lacking Agc1, which confirms the hypothesis for which Agc1 is not a disease restricted only to metabolic alterations in the cells, but there is a profound shift of the regulatory state of these cells.