Eccitabilità cellulare e ruolo del canale rettificante entrante Kir2.1 in un modello di invecchiamento neurogliale associato all’epilessia

L'epilessia è un disturbo cronico cerebrale grave, che colpisce oltre 70 milioni di persone in tutto il mondo. Essa rappresenta un complesso sintomatico caratterizzato da molteplici fattori di rischio, di cui il principale è lo stress ossidativo correlato all’invecchiamento, che favorisce i processi di epileptogenesi e astrogliosi. Le cellule gliali svolgono un ruolo cruciale nell'epilessia, attenuando l'ipereccitabilità neuronale tramite il meccanismo di spatial buffering degli ioni K+ extracellulari, che vengono trasportati all'interno del sincizio gliale attraverso i canali del potassio a rettificazione entrante (Kir), per poi essere rilasciati nell'ambiente extracellulare in siti a minore concentrazione di K+. L'aumento delle specie reattive dell’ossigeno (ROS) potrebbe compromettere la funzione di questi canali, favorendo la comparsa delle crisi convulsive. Al fine di determinare il coinvolgimento dei canali Kir nell'epilessia durante l’invecchiamento, è stata utilizzata la linea cellulare U-87 MG di glioblastoma umano esposte al D-galattosio (D-Gal), che mima un aging naturale portando all'aumento sostanziale dei marcatori dello stress ossidativo, inclusi i ROS e le sostanze reattive dell'acido tiobarbiturico (TBARS), nonché alla riduzione dei gruppi sulfidrilici totali, che denotano perossidazione lipidica e ossidazione delle proteine, rispettivamente. Lo screening dei trascritti conosciuti di Kir, effettuato con la tecnica RT-qPCR, ha rivelato che il trascritto Kir più abbondante nelle cellule U-87 MG corrisponde al Kir2.1. L’esposizione al D-Gal ha drammaticamente ridotto la funzione di questo canale, monitorata tramite la tecnica del patch-clamp in configurazione whole cell. Sorprendentemente, il canale Kir2.1 non è un bersaglio diretto dello stress ossidativo, il quale agisce provocando una riduzione dell'espressione della proteina, senza alterarne i livelli di trascrizione e/o la traslocazione sulla membrana cellulare. L'utilizzo della melatonina (Mel), molecola antiossidante con proprietà neuroprotettive, ha prevenuto i cambiamenti ossidativi, ripristinando la densità di corrente del canale Kir2.1. Tutti i risultati ottenuti sono stati riprodotti in diversi sistemi di espressione eterologa (cellule NIH/3T3, HEK293T, HeLa e oociti di Xenopus laevis). In conclusione, questo elaborato propone una nuova modulazione del canale Kir2.1 in condizioni di stress ossidativo. L'inibizione ossidativa dell’attività di Kir2.1 nella glia neuronale potrebbe alterare il meccanismo di spatial buffering dello ione K+ e contribuire al processo di epileptogenesi durante l'invecchiamento. In questo contesto, Mel svolge un ruolo protettivo nei confronti dell’epilessia, rappresentando uno strumento utile a chiarirne i meccanismi molecolari sottostanti e aprendo la strada alla formulazione di nuove strategie terapeutiche che possano contrastare i processi di epileptogenesi e astrogliosi.