Thesis title: Effetti comportamentali in zebrafish esposti a ipossia e valutazione della risposta benefica di molecole naturali inibitrici di HIF
Il fattore di trascrizione indotto dall’ipossia (hypoxia inducible factor) (HIF-1) è un regolatore chiave responsabile dell'induzione di geni che facilitano l'adattamento e la sopravvivenza delle cellule e dell'intero organismo in condizioni di alterata normossia (21% O2 ) quali l’ipossia (1% O2 ) (Wang, 1995; Semenza, 1998). Dalla sua prima identificazione, circa due decadi fa, molto si è appreso su tale fattore che appare svolgere un ruolo importante nell'esito di malattie infiammatorie, incluso i tumori. È noto come l’aumentata espressione di HIF sia stata osservata in diversi tipi di patologie oncologiche (Schito & Semenza, 2016). Alcuni geni angiogenici di rilievo, come il fattore di crescita endoteliale vascolare VEGF (Gray & Semenza, 2005), sono infatti regolati da HIF-1α e una migliore comprensione della regolazione di tale fattore potrebbe rappresentare un ausilio per lo sviluppo di nuovi approcci terapeutici. Nell'ultimo decennio, i modelli in vivo hanno completato gli studi su linee cellulari, fornendo un modello fisiologicamente rilevante per comprendere l'interrelazione tra ipossia, HIF e malattia.
Lo scopo del presente progetto è quello di mettere a punto e validare un modello animale di ipossia in un pesce vertebrato di facile utilizzo, zebrafish (Danio rerio) per poter studiare la risposta dell'ipossia mediata da HIF. In particolare, è stata eseguita una caratterizzazione di come l'espressione genica, la risposta infiammatoria e comportamentale siano modulate in zebrafish esposti a condizioni attivanti HIF quali ambiente ipossico generato dalla presenza di alte concentrazioni di azoto o di cloruro di cobalto (CoCl2). Lo zebrafish rappresenta un modello di riferimento sempre più utilizzato nella ricerca biomedica, in particolare negli studi genetici e sullo sviluppo (Vascotto, 1997; Amsterdam & Hopkins, 2006). Sebbene sia una specie di vertebrato relativamente semplice, lo zebrafish è fisiologicamente omologo all'uomo, e consente di studiare i percorsi e i meccanismi rilevanti per la patogenesi umana e le relative cure. (Dooley & Zon, 2000; Berghmans et al., 2005). Inoltre, lo zebrafish è una specie poco costosa, di facile gestione e estremamente prolifica (Briggs, 2002) e rappresenta un modello animale ideale per la ricerca di laboratorio. Diversi studi hanno esaminato il comportamento delle larve e degli adulti di zebrafish (Nusslein-Volhard et al., 2002) e le loro risposte a diversi trattamenti farmacologici
(Martucci, 2014); (Iturriaga-Vásquez et al., 2012). Lo zebrafish è sensibile alla manipolazione 4
farmacologica e genetica e tali proprietà hanno facilitato la messa a punto e validazione di metodi per modulare i meccanismi di trasduzione di HIF in vivo. Ulteriori vantaggi nell’utilizzo di questa specie includono la possibilità di monitorare i processi correlati alla malattia a vari livelli di indagine, cellulare, istologico, fisiologico e comportamentale. Pertanto, lo zebrafish rappresenta un valido candidato per lo studio in vivo della risposta all'ipossia nell’insorgenza e progressione della malattia (Rubinstein, 2003; Elks et al., 2015). Obiettivi specifici del progetto sono: i) sviluppare e validare il modello ipossico di zebrafish ii) valutare la risposta in vivo indotta dall'ipossia e dalla modulazione di HIF sull'espressione genica e risposta comportamentale. iii) esplorare e validare nuovi potenziali trattamenti con molecole organiche naturali inibitrici di HIF.