Espressione del fattore neurotrofico bFGF nello sviluppo del sistema nervoso periferico: il ganglio ciliare di pollo.

Basic fibroblast growth factor (bFGF/FGF2) is a neurotrophic factor involved in the regulation of a variety of biological processes in the nervous system. It has been recognized that bFGF is involved in the control of the proliferation of neuronal progenitor cells, neuronal differentiation and survival, neurite outgrowth, target recognition and repair response after injury. It has been shown that bFGF can increase neuronal survival and it can promote neurite outgrowth in developing parasympathetic neurons from the chick ciliary ganglion. Most of the effects on neuronal targets are dependent on the binding of the factor to the receptor subtype FGFR1; this activates three different signal transduction pathways: the MAPK, PLCү and PI3K ones. Only the PI3K is involved in the survival-promoting effect of bFGF; on the other hand, all three effectors converge on the enhancement of neurite outgrowth, both in dissociated neurons and in whole ganglia. Until now, no data are available about the in ovo bFGF/FGFR1 expression during different stages of chick development. For this reason we have characterized their expression at two different stages: E5, in which ciliary neurons begin to send their axons toward the eye, and E7, before the onset of programmed cell death. For this purpose, as a first approach we've defined the chick ganglion's morphology and localization both on slices, by means of histological stains (hematoxylin and eosin and silver impregnation), and on whole-mount samples. Later, we've analyzed bFGF/FGFR1 expression in the ciliary ganglion and in the afferent and efferent fibers. As reported in the results, at both stages of development (E5 and E7), bFGF is expressed in the retina but not in the target; the neurotrophic factor is also expressed in the ciliary ganglion and in the efferent fibers. Furthermore at stage E7 the immunoistochemical Whole-Mount experiments show an immunopositivity of bFGF also in the afferent fibers (Oculomotor Nerve). The FGFR1 is expressed at stages E5 and E7 both in the ciliary ganglion and in efferent fibers; it isn't expressed in the target tissues. We do not have direct evidence about the presence of FGFR1 in the afferent fibers. According to these results we can conclude that the bFGF isn't a target-derived factor because it's expressed in the ciliary ganglion and in the afferent and efferent fibers but not in the target. So, a possible explanation of the in vitro data is that the bFGF could have an autocrine-paracrine role both on the neurons and on the fibers extending toward the eye.

Il Basic Fibroblast Growth factor (bFGF o FGF-2) è un potente fattore neurotrofico multifunzionale in grado di esercitare molteplici effetti in diversi tipi di cellule del sistema nervoso periferico e centrale; in particolare, è coinvolto nel controllo della proliferazione dei precursori neuronali, nella sopravvivenza neuronale, nella crescita neuritica nel differenziamento, nella migrazione e nella risposta di riparazione in seguito a lesione. Nel laboratorio presso cui ho svolto il mio lavoro di tesi, è stato dimostrato che l'applicazione esogena di bFGF aumenta la sopravvivenza e promuove la crescita neuritica in neuroni di ganglio ciliare di embrione di pollo. Inoltre è stato dimostrato che il legame del bFGF con il suo recettore tirosina chinasico (FGFR1) determina in questo modello l'attivazione di 3 vie di traduzione del segnale: le vie della PLCγ, MAP chinasi e PI3K. La prima è coinvolta nella promozione della sopravvivenza dei neuroni di ganglio ciliare sostenuta dal bFGF, mentre tutte e tre le vie intervengono nella promozione della crescita neuritica. Finora però non sono presenti dati sull'espressione in ovo del fattore e del suo recettore né a questo stadio di sviluppo embrionale né a stati più precoci. Abbiamo quindi voluto caratterizzare la loro espressione mediante tecniche istochimiche allo stadio E7 (immediatamente precedente l'inizio della morte cellulare programmata) e allo stadio E5, a cui il ganglio inizia ad emettere le efferenze che formeranno il nervo ciliare. A questo scopo, abbiamo dapprima definito la morfologia e la localizzazione del ganglio ciliare sia su fettine, con l'impiego di colorazioni istologiche quali ematossilina-eosina e impregnazione argentica, sia su preparati Whole Mount. In seguito la nostra attenzione si è focalizzata sull'espressione del bFGF e FGFR1 a livello del ganglio ciliare, dell'afferenza (nervo oculomotore) e delle efferenze. I risultati ottenuti indicano che ad entrambi gli stadi di sviluppo embrionale (E5 ed E7) il bFGF, pur essendo espresso nella retina, non sembra essere espresso nei tessuti target (stando a quanto si può ricavare dai nostri preparati); il fattore neurotrofico risulta invece essere espresso sia nel ganglio ciliare che lungo le efferenze. Inoltre allo stadio E7 è stata riscontrata l'espressione del bFGF, almeno per quanto riguarda l'immunoistochimica Whole-mount, anche in quella che abbiamo identificato come afferenza. Per quanto riguarda il recettore FGFR1, gli esperimenti condotti dimostrano che risulta espresso ad entrambi gli stadi di sviluppo embrionale sia a livello del ganglio ciliare sia a livello delle efferenze; non sembra invece essere espresso nei tessuti target. Non abbiamo invece prove dirette della sua presenza nell'afferenza del ganglio, a nessuno dei 2 stadi di sviluppo presi in esame. Dai risultati ottenuti si può concludere che il bFGF non è un fattore neurotrofico target-derived in quanto è espresso dal ganglio ciliare e dai suoi prolungamenti ma non è presente nei tessuti target. Quindi, una possibile spiegazione dei dati in vitro potrebbe essere legata ad un ruolo autocrino-paracrino del fattore neurotrofico sia sui neuroni che lo esprimono sia sulle fibre che si stanno estendendo verso l'occhio.