Interazioni neuro-vascolari nella Retinopatia diabetica: neuroprotezione come strategia terapeutica

La Retinopatia diabetica (DR) è una delle più comuni conseguenze del diabete, spesso associata a deterioramento delle facoltà visive di vario grado fino alla cecità. Essa è stata per lungo tempo considerata essenzialmente un disordine del microcircolo poiché i primi segni clinici evidenziati in pazienti affetti erano a carico dei vasi, quali microaneurismi, edema e neoangiogenesi. Ad oggi, i trattamenti terapeutici più in uso sono diretti, per la maggior parte, verso la patologia vascolare. Tuttavia non ci sono evidenze che la causa primaria della DR sia un difetto del microcircolo. Infatti, è stato mostrato come la neurodegenerazione, nelle sue due componenti di morte neuronale e attivazione gliale, preceda la disfunzione vascolare. La perdita dell’integrità dell’unità neuro-vascolare, ovvero dell’insieme di interazioni fisiche e biochimiche tra neuroni, glia e vasi volte a supportare l’attività dei neuroni con un adeguato sostegno metabolico, sarebbe dovuta, in prima istanza, alla disfunzione neuronale che assumerebbe un ruolo causale nelle manifestazioni microangiopatiche e nel danno alla barriera emato-retinica. Posto il ruolo primario della componente nervosa della retina nella patogenesi della DR, è possibile ipotizzare l’efficacia di nuove strategie terapeutiche che mirino alla neuroprotezione. Tra le sostanze con azione neuroprotettiva, grande attenzione è stata recentemente rivolta ai peptidi neuroprotettivi fisiologicamente espressi. Nel lavoro svolto è stato utilizzato un modello ex vivo di DR, rappresentato da espianti organotipici di retina coltivati in condizioni iperglicemiche ed euglicemiche, cioè di controllo, in cui la retina è incubata in un mezzo con una concentrazione di glucosio uguale a quelle a cui essa è esposta in condizioni fisiologiche. L’obbiettivo è quello di indagare le relazioni tra neuroni, glia e componente vascolare della retina nella DR, e di definire il time course degli effetti dello stress generato dal diabete sui singoli elementi dell’unità neuro-vascolare. Come dato preliminare, l’utilizzo di una tecnica di staining vita-morte con Ioduro di Propidio, applicata ad espianti retinici incubati, per tempi diversi, con concentrazioni di glucosio crescenti, e maggiori di quelle a cui è fisiologicamente esposta la retina, ha indicato che è plausibile ipotizzare una relazione lineare tra concentrazione di glucosio nel mezzo di coltura e vitalità degli espianti; ciò suggerisce che nel modello adoperato, così come nella retina in vivo, durante la DR si assiste ad una risposta cellulare che si esplica anche sottoforma di aumento di morte cellulare indotta dall’alto glucosio. Si vuole valutare, inoltre, l’efficacia del trattamento con sostanze neuroprotettive, al fine di dimostrare che la neuroprotezione è in grado di limitare la produzione di fattori neoangiogenetici e il danno vascolare. Tramite RT-PCR è stato misurato che l’incubazione di espianti retinici in ambiente iperglicemico è associata ad un aumento dell’espressione sia del mRNA di Caspasi 3, enzima chiave nel processo apoptotico, sia di VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor), uno dei principali fattori proangiogenici, rispetto ai controlli. Il trattamento con octreotide, analogo sintetico del neuropeptide somatostatina e noto neuroprotettore, inibisce questa variazione; tale risultato supporta l’ipotesi esposta di sopra, per cui le alterazioni patologiche, tipiche della DR, possono essere limitate tramite protezione dei neuroni dallo stato di sofferenza indotto dall’iperglicemia. Infine, si propone di focalizzare l’attenzione su uno dei cambiamenti biochimici chiave nella patogenesi della DR, cioè l’aumento dello stress ossidativo. A tal fine sono analizzati i cambiamenti che riguardano sia la componente nervosa (induzione di apoptosi), sia quella vascolare (aumento dei livelli di fattori neoangiogenici) in espianti retinici trattati con H2O2 o coltivati in condizioni di controllo. I risultati preliminari ottenuti confermano un aumento dell’attivazione della Caspasi 3 al crescere della concentrazione di H2O2 nel mezzo e del tempo di incubazione con H2O2; si osserva come il processo apoptotico interessi diverse componenti cellulari in maniera sequenziale secondo una successione percui, a dosi minori, la morte cellulare riguarda elementi del comparto vascolare mentre, in concomitanza con trattamenti più forti (concentrazioni H2O2 più alte e maggiore durata dell’incubazione) siano interessate diverse cellule nervose. In conclusione, i risultati finora ottenuti supportano l’ipotesi, esposta inizialmente, di un coinvolgimento primario della disfunzione neuronale come evento precoce nella DR e sostengono la validità e l’efficacia di trattamenti neuroprotettivi come strategia terapeutica mirata. Inoltre, le prove effettuate mostrano come un modello ex vivo adeguato sia un utile strumento, tra l’altro, per mettere in luce con maggior chiarezza singoli aspetti di un fenomeno complesso quale la patogenesi di malattie come la DR

VEGF as a survival factor in ex vivo models of early diabetic retinopathy

PURPOSE: Growing evidence indicates neuroprotection as a therapeutic target in diabetic retinopathy (DR). We tested the hypothesis that VEGF is released and acts as a survival factor in the retina in early DR. METHODS: Ex vivo mouse retinal explants were exposed to stressors similar to those characterizing DR, that is, high glucose (HG), oxidative stress (OS), or advanced glycation end-products (AGE). Neuroprotection was provided using octreotide (OCT), a somatostatin analog, and pituitary adenylate cyclase activating peptide (PACAP), two well-documented neuroprotectants. Data were obtained with real-time RT-PCR, Western blot, ELISA, and immunohistochemistry. RESULTS: Apoptosis was induced in the retinal explants by HG, OS, or AGE treatments. At the same time, explants also showed increased VEGF expression and release. The data revealed that VEGF is released shortly after exposure of the explants to stressors and before the level of cell death reaches its maximum. Retinal cell apoptosis was inhibited by OCT and PACAP. At the same time, OCT and PACAP also reduced VEGF expression and release. Vascular endothelial growth factor turned out to be a protective factor for the stressed retinal explants, because inhibiting VEGF with a VEGF trap further increased cell death. CONCLUSIONS: These data show that protecting retinal neurons from diabetic stress also reduces VEGF expression and release, while inhibiting VEGF leads to exacerbation of apoptosis. These observations suggest that the retina in early DR releases VEGF as a prosurvival factor. Neuroprotective agents may decrease the need of VEGF production by the retina, therefore limiting the risk, in the long term, of pathologic angiogenesis

New Insights into the Potential Roles of 3-Iodothyronamine (T1AM) and Newly Developed Thyronamine-Like TAAR1 Agonists in Neuroprotection

3-Iodothyronamine (T1AM) is an endogenous high-affinity ligand of the trace amine-associated receptor 1 (TAAR1), detected in mammals in many organs, including the brain. Recent evidence indicates that pharmacological TAAR1 activation may offer a novel therapeutic option for the treatment of a wide range of neuropsychiatric and metabolic disorders. To assess potential neuroprotection by TAAR1 agonists, in the present work, we initially investigated whether T1AM and its corresponding 3-methylbiaryl-methane analog SG-2 can improve learning and memory when systemically administered to mice at submicromolar doses, and whether these effects are modified under conditions of MAO inhibition by clorgyline. Our results revealed that when i.p. injected to mice, both T1AM and SG-2 produced memory-enhancing and hyperalgesic effects, while increasing ERK1/2 phosphorylation and expression of transcription factor c-fos. Notably, both compounds appeared to rely on the action of ubiquitous enzymes MAO to produce the corresponding oxidative metabolites that were then able to activate the histaminergic system. Since autophagy is key for neuronal plasticity, in a second line of experiments we explored whether T1AM and synthetic TAAR1 agonists SG1 and SG2 were able to induce autophagy in human glioblastoma cell lines (U-87MG). After treatment of U-87MG cells with 1 μM T1AM, SG-1, SG-2 transmission electron microscopy (TEM) and immunofluorescence (IF) showed a significant time-dependent increase of autophagy vacuoles and microtubule-associated protein 1 light chain 3 (LC3). Consistently, Western blot analysis revealed a significant increase of the LC3II/LC3I ratio, with T1AM and SG-1 being the most effective agents. A decreased level of the p62 protein was also observed after treatment with T1AM and SG-1, which confirms the efficacy of these compounds as autophagy inducers in U-87MG cells. In the process to dissect which pathway induces ATG, the effects of these compounds were evaluated on the PI3K-AKT-mTOR pathway. We found that 1 μM T1AM, SG-1 and SG-2 decreased pAKT/AKT ratio at 0.5 and 4 h after treatment, suggesting that autophagy is induced by inhibiting mTOR phosphorylation by PI3K-AKT-mTOR pathway. In conclusion, our study shows that T1AM and thyronamine-like derivatives SG-1 and SG-2 might represent valuable tools to therapeutically intervene with neurological disorder

Advanced stabilization methods of plasma devices for plasma-based acceleration

Towards the next generation of compact plasma-based accelerators, useful in several fields, such as basic research, medicine and industrial applications, a great effort is required to control the plasma creation, the necessity of producing a time-jitter free channel, and its stability namely uniformity and reproducibility. In this Letter, we describe an experimental campaign adopting a gas-filled discharge-capillary where the plasma and its generation are stabilized by triggering its ignition with an external laser pulse or an innovative technique based on the primary dark current (DC) in the accelerating structure of a linear accelerator (LINAC). The results show an efficient stabilization of the discharge pulse and plasma density with both pre-ionizing methods turning the plasma device into a symmetrical stable accelerating environment, especially when the external voltage is lowered near the breakdown value of the gas. The development of tens of centimeter long capillaries is enabled and, in turn, longer acceleration lengths can be adopted in a wide range of plasma-based acceleration experiments

A Fatal Case of Pseudomonas aeruginosa Community-Acquired Pneumonia in an Immunocompetent Patient: Clinical and Molecular Characterization and Literature Review

Rare cases of Pseudomonas aeruginosa community-acquired pneumonia (PA-CAP) were reported in non-immunocompromised patients. We describe a case of Pseudomonas aeruginosa (PA) necrotizing cavitary CAP with a fatal outcome in a 53-year-old man previously infected with SARS-CoV-2, who was admitted for dyspnea, fever, cough, hemoptysis, acute respiratory failure and a right upper lobe opacification. Six hours after admission, despite effective antibiotic therapy, he experienced multi-organ failure and died. Autopsy confirmed necrotizing pneumonia with alveolar hemorrhage. Blood and bronchoalveolar lavage cultures were positive for PA serotype O:9 belonging to ST1184. The strain shares the same virulence factor profile with reference genome PA01. With the aim to better investigate the clinical and molecular characteristics of PA-CAP, we considered the literature of the last 13 years concerning this topic. The prevalence of hospitalized PA-CAP is about 4% and has a mortality rate of 33–66%. Smoking, alcohol abuse and contaminated fluid exposure were the recognized risk factors; most cases presented the same symptoms described above and needed intensive care. Co-infection of PA-influenza A is described, which is possibly caused by influenza-inducing respiratory epithelial cell dysfunction: the same pathophysiological mechanism could be assumed with SARS-CoV-2 infection. Considering the high rate of fatal outcomes, additional studies are needed to identify sources of infections and new risk factors, along with genetic and immunological features. Current CAP guidelines should be revised in light of these results

Diabetic ketoacidosis at the onset of disease during a national awareness campaign: a 2-year observational study in children aged 0-18 years

After a previous survey on the incidence of diabetic ketoacidosis (DKA) at onset of type 1 diabetes in children in 2013-2014 in Italy, we aimed to verify a possible decline in the incidence of DKA at onset during a national prevention campaign

L’autoironia come modo di vivere: proposta di traduzione di alcuni capitoli di “Come sopravvivere in Bulgaria” di Filip Zuverski, Vladimir Ivanov e Dani Jordanov

“Come sopravvivere in Bulgaria”, scritto da Filip Zuverski, Vladimir Ivanov e Dani Jordanov è un manuale di sopravvivenza a svariate situazioni della quotidianità bulgara, che illustra come superare gli ostacoli in chiave ironica e non sempre in modo corretto. Lo scopo di questa tesi è presentare la traduzione di alcuni capitoli del libro e la sua analisi, approfondendo su temi come l’ironia e la cultura bulgara