Segnali di calcio e crescita neuritica: quali meccanismi e quale localizzazione subcellulare?

During the development of the central nervous system, Fibroblast Growth Factors (FGFs) have an important role in several processes and depending on the cell type in which they are studied. In general, they play roles in neurogenesis, in axonal growth, in neuronal survival and differentiation. In this context, one of the most studied factors is FGF2 or bFGF (basic FGF), which turns out to be a potent neurotrophic factor for several neuronal populations. In the lab where I prepared my thesis, it has been previously shown that in a model of the parasympathetic nervous system, the chick embryo ciliary ganglion, the neurotrophic factor bFGF promotes cell survival and neurite outgrowth, both in dissociated cultures and organotypic ones. These effects, as it has been shown, are the result of changes in the cytoplasmic calcium concentration. The increase of intracellular calcium is due to the activation of mechanisms that determine the calcium entry from extracellular medium. In particular, it has been demonstrated the role of some families of both voltage-gated calcium channels (L-type and N-type channels) and voltage independent channels (in particular TRPC). During my study, I checked the involvement in the generation of calcium signals and in neurite outgrowth promotion of a mechanism different from that previously described: calcium release from the endoplasmic reticulum. The data obtained indicate that, unlike what has been described in other experimental models, in the chick ciliary ganglion this pathway does not contribute significantly: using thapsigargin, an agent that irreversibly depletes intracellular stores, survival and neurite outgrowth are not affected. Finally, with experiments of cytosolic calcium imaging using the fluorescent probe Fura-2, I analyzed the localization of bFGF-induced calcium signals in different subcellular compartments, in particular at the level of the soma and of the growth cone, and how these signals are influenced by various calcium channels blockers.

Durante lo sviluppo del sistema nervoso centrale, i Fibroblast Growth Factors (FGFs) hanno un ruolo importante in diversi processi e a seconda del tipo cellulare in cui vengono studiati. In generale, svolgono ruoli nella neurogenesi, nella crescita degli assoni, nella sopravvivenza neuronale e nella differenziazione. Il fattore maggiormente studiato in questo ambito è l'FGF2 o bFGF (basic FGF), il quale risulta essere un potente fattore neurotrofico per diverse popolazioni neuronali. Nel laboratorio in cui ho svolto la tesi è stato precedentemente dimostrato che in un modello di sistema nervoso parasimpatico, il ganglio ciliare di embrione di pollo, il fattore neurotrofico bFGF promuove la sopravvivenza cellulare e la crescita neuritica, sia in colture dissociate che organotipiche. E' stato dimostrato che a promuovere questi effetti è l'aumento della concentrazione citoplasmatica dello ione calcio. L'aumento del calcio intracellulare è determinato dall'attivazione di meccanismi che determinano l'ingresso del calcio dal mezzo extracellulare. In particolare, è stato dimostrato il ruolo di alcune famiglie di canali del calcio sia voltaggio dipendenti (canali di tipo L e canali di tipo N) che voltaggio indipendenti (in particolare TRPC). Durante il mio lavoro, mi sono occupata di verificare il coinvolgimento nella generazione dei segnali di calcio e nella promozione della crescita neuritica anche di un meccanismo diverso da quello precedentemente descritto: il rilascio di calcio dal reticolo endoplasmatico. I dati ottenuti indicano che, a differenza di quanto descritto in altri modelli sperimentali, nel modello del ganglio ciliare di pollo questa via non contribuisce significativamente: utilizzando la tapsigargina, un bloccante dei canali del reticolo, la sopravvivenza e la crescita neuritica non vengono influenzate. Infine, con esperimenti di imaging del calcio citosolico utilizzando la sonda fluorescente Fura-2 è stata analizzata la localizzazione dei segnali di calcio attivati dal bFGF in vari compartimenti subcellulari, in particolare a livello del soma e a livello del cono di crescita, e come questi segnali sono influenzati dai vari bloccanti dei canali del calcio.