Analisi funzionale di una nuova linea di topi transgenici del BDNF (BLEV) durante l'invecchiamento

Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) was first described as a survival and growth factor in the developing central nervous system (CNS). BDNF has beneficial roles for e.g. memory, cognitive functions and plasticity but it can also have potential harmful effects as described for neuropathic pain or psychiatric and neurodegenerative disorders. It is also known that BDNF plays an important role for the auditory system not only during development but also in adaptation processes following sound exposure and over age. It was shown previously that in rodents (gerbils and rats) age-dependent hearing loss is accompanied by a decrease in BDNF expression in the spiral ganglion neurons. A reduced BDNF protein as well as BDNF exon IV and VI mRNA could be observed in the midbasal and basal cochlea turns in which BDNF is expressed in adult rodents. The different roles BDNF plays for the nervous system might be partly explained by the peculiar gene structure of BDNF. BDNF has a common protein-encoding exon (IX), which can be alternatively spliced to any of the eight non-coding upstream exons (I-VIII). This leads to different BDNF transcripts, which are translated into the same protein. The reason for this peculiar genetic organization of BDNF is still unknown. It is already known that BDNF exon IV and VI are regulated in an activity-dependent manner and play a role, although still unclear, in homeostatic adaptation of neuronal cells following injury, sensory deprivation, and aging of the auditory system. Therefore, a newly generated transgenic BDNF mouse line (BLEV) was analyzed in the present study in which the transcription of the two non-coding BDNF exons IV and VI can be visualized by either cyan (BDNF exon IV) or yellow (BDNF exon VI) fluorescent protein. We aimed to find out if this mouse line is a useful tool to study the role of BDNF exon IV and VI in the auditory system over age.

Il BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor) è stato descritto inizialmente come un fattore di crescita e di sopravvivenza per lo sviluppo del sistema nervoso centrale (SNC). Si è rilevato che il BDNF gioca anche un ruolo chiave per la regolazione della memoria, delle funzioni cognitive e della plasticità sinaptica, ma può avere anche effetti potenzialmente avversi quali l'insorgenza di dolore neuropatico e di disturbi neurodegenerativi. È inoltre noto che il BDNF riveste un ruolo importante nel sistema uditivo non solo durante la crescita ma anche durante i processi di adattamento dovuto a esposizioni sonore e con l'invecchiamento. È stato dimostrato in studi precedenti che la perdita di udito nei roditori dovuta all'età è accompagnata da una diminuzione di espressione del BDNF nei neuroni spirali dell'orecchio interno (?). In concomitanza con tale fenomeno è stata osservata una riduzione degli esoni IV e VI nell'mRNA del giro medio basale della coclea (?), dove il BDNF è più espresso nei roditori adulti. Questo diverso ruolo che il BDNF gioca nel SNC può in parte derivare dalla peculiarità della sua struttura proteica. Il BDNF è una proteina monomerica codificata da un solo esone, l'esone IX, che può essere attivato grazie allo splicing alternativo di uno dei qualsiasi otto esoni non codificanti (I-VIII). Questo porta a diverse trascrizioni del gene BDNF, che danno origine alla stessa proteina. La ragione di questa struttura peculiare del gene BDNF non è ancora ben chiara. È noto però che gli esoni IV e VI del BDNF sono regolati secondo modalità dipendenti dall'attività, le quali giocano un ruolo ancora non ben definito nell'adattamento omeostatico delle cellule neuronali a seguito di deprivazione sensoriale, invecchiamento e lesione del sistema uditivo. In questo studio è stata utilizzata una nuova linea di topi transgenici nel gene BDNF (BLEV), nella quale la trascrizione dei due esoni IV e VI del BDNF può essere visualizzata attraverso due proteine fluorescenti: il ciano (l'esone IV) o il giallo (l'esone VI). In questo studio abbiamo dimostrato che questa linea di topi è uno strumento utile per studiare il ruolo degli esoni IV e VI del BDNF nel sistema uditivo, attraverso l'analisi di gruppi di topi di età diversa.