I precursori degli oligodendrociti (OPC) costituiscono le uniche cellule proliferanti nel parenchima del sistema nervoso centrale adulto ma i meccanismi che ne regolano la divisione non sono ancora chiari. Con lo scopo di contribuire a chiarirli, in questa tesi abbiamo studiato il topo knockout per la proteina serina/treonina chinasi Citron (CIT-K KO). Era stato in precedenza dimostrato che questa chinasi è essenziale per la citochinesi in specifiche popolazioni neuronali. Tuttavia, i dati attualmente disponibili su questa linea mutante e sul corrispettivo mutante spontaneo, il ratto flathead, suggeriscono un interessamento gliale lieve o assente. Volendo verificare questi dati, abbiamo studiato il ruolo di CIT-K KO nella gliogenesi e approfondito l'analisi degli effetti della sua delezione nell'oligodendroglia. I mutanti CIT-K KO sopravvivono solo alcune settimane dopo la nascita, un periodo del tutto adeguato per esaminare la gliogenesi. È risultato subito evidente che la delezione di CIT-K colpisce anche le popolazioni gliali, riducendone il numero e/o bloccando la loro maturazione. Osservando gli astrociti nei KO si è rilevata una riduzione della loro densità e un'elevata frequenza di cellule multinucleate, a indicare che la delezione di Citron comporta un fallimento della citochinesi nella popolazione astrocitaria. Ma la popolazione oligodendrogliale è ancor più fortemente alterata: gli OPC nei KO sono drasticamente ridotti in numero, spesso multinucleati e alterati nella loro morfologia. Il fenotipo alterato è maggiormente presente nelle cellule delle regioni dorsali del telencefalo, mentre le zone ventrali e il midollo spinale appaiono meno colpiti dalla delezione. Dunque, CIT-K è coinvolta nella citochinesi degli OPC, e, in particolare, la sua presenza è essenziale per la regolazione della divisione cellulare di definite popolazioni di OPC. La sua delezione, però, ha un effetto così pervasivo sulla popolazione oligodendrogliale che nei mutanti non si osservano cellule premielinizzanti e mielinizzanti. Si suppone, dunque, che le cellule vadano incontro a morte per apoptosi e che le sopravviventi non riescano a completare il programma differenziativo. In effetti, se si blocca la morte cellulare, come nel topo doppio KO per CIT-K e per p53, si ha una parziale reversione del fenotipo mutante, con un aumento degli OPC ma occasionale e disomogenea presenza di cellule mielinizzanti. Effettuando dei trapianti si è capito che sia l'ambiente che meccanismi intrinseci influiscono sul fenotipo patologico degli oligodendrociti. L'ambiente WT, è in grado di accogliere un numero limitato di OPC rispetto all'ambiente KO o di sostenerne in maniera ridotta l'espansione. Di fatto, la popolazione integrata predominante è costituita da astrociti. Il tessuto KO, invece, è permissivo per la colonizzazione da parte degli OPC WT e permette l'avvio della loro maturazione. Tuttavia i processi fini e i segnali molecolari che regolano quest'ultimo meccanismo appaiono in parte alterati nei KO.
Quindi, la delezione di CIT-K altera profondamente la gliogenesi e in particolare l'espansione postnatale e il differenziamento degli oligodendrociti.
Oligodendrocyte progenitor cells (OPCs) are the only cycling cell population of the adult central nervous system parenchyma. However, the mechanisms that regulate their division are largely unknown. To address this issue, we examined the mouse line knockout for the serin/threonine Citron kinase (CIT-K). It was previously shown that Citron is essential for cytokinesis in specific neuronal populations. However, currently available data on this mutant line and on the corresponding spontaneous mutant, the flathead rat, suggest a marginal or absent glial involvement. To verify these data we investigated the role of CIT-K in gliogenesis, with special focus on the effects of its deletion in oligodendrocytes. CIT-K KO mutants survive only few weeks, an appropriate time frame to examine gliogenesis. It became immediately clear that CIT-K ablation affected also glial populations, inducitng a reduction in the number of cells and/or blocking their maturation. In KO mice astrocytes display a reduced density and a high frequency of multinucleated cells, indicating that CIT-K ablation results a failure of cytokinesis. Oligodendroglial cells were even more strongly affected: OPCs in KO mice are drastically decreased, often multinucleated and altered in morphology. This altered phenotype is most present in the cells of the telencephalic dorsal region, while ventral areas and the spinal cord appear less affected. Thus, CIT-K is involved in cytokinesis of OPCs and, in particular, its presence is essential to regulate cell division in defined OPC populations. The effects of its ablation, however, are so pervasive for oligodendroglial cells that in mutant mice no premyelinating or myelinating cells are observed. CIT-KO induces failure of cytokinesis that may trigger cell death by apoptosis. In addition, surviving OPCs are not able to complete differentiation program. Cell death blockade by crossing CIT-K and p53 KOs induces a partial reversion of the mutant phenotype. OPCs increase in number compared to single KO but myelination occurs sporadically. Grafting experiments and expression analyses clarified that both environmental and intrinsic factors contribute to oligodendrocyte alterations in KO mice. The WT environment is able to receive a limited number of KO OPCs in comparison to the KO environment and to support their limited expansion. In fact, the predominant integrated population is constituted by astrocytes. The KO tissue is permissive for extensive colonization by WT OPCs and partly allows initiating their maturation. However, the process and the molecular signals that regulate these mechanisms appear partly altered in KO.
Thus, the deletion of CIT-K profoundly alters gliogenesis and in particular the postnatal expansion and differentiation of oligodendrocytes.