Valeria Franceschini

1- E' stato studiata la potenzialità delle cellule staminali provenienti da cordone ombelicale umano nel ripristino di alcuni epiteli sensoriali danneggiati permanentemente da agenti tossici ed il differenziamento delle cellule embrionali di Rhesus in vari ambienti di coltura. 2- E' stata studiata la distribuzione dei residui glucidici sulle membrane dei recettori del sistema olfattivo nei Vertebrati. Inoltre è stato studiato nei Teleostei l' effetto tossico sui neuroni olfattivi di basse concentrazioni di rame ed anche il loro processo rigenerativo. 3- E' stata studiata la vascolarizzazione cerebrale e la sua caratterizzazione enzimatica in Ambystoma e in Lacerta che presentano capillari doppi caratterizzati dalla GLUT-1. 4- E' stata studiata la distribuzione della GFAP e della vimentina nelle cellule gliali in un Dipnoo e in due specie di Sauri, rilevando diverse tipologie di cellule gliali.


La prima linea di ricerca studia la potenzialità delle cellule staminali ematopoietiche CD133+ nella riparazione di epiteli sensoriali danneggiati permanentemente da agenti tossici. L'indagine è stata condotta allo scopo di verificare se le cellule staminali CD133+ derivate dal cordone ombelicale umano iniettate endovena in topi nod-scid pretrattati con dichlobenil, un erbicida che causa la necrosi selettiva e permanente dell'epitelio olfattivo nella regione dorso-mediale, possano giungere a livello dell'epitelio e contribuire alla sua riparazione. Come indiatori dell'engraftment sono stati utilizzati tre microsatelliti umani (CODIS) e l' HLA-DQα1 DNA, le analisi condotte con PCR hanno rmesso in evidenza chimerismo in varitessuti compresa la mucosa olfattiva ed il bulbo a 7 e 31 giorni dal trapianto di HSC.  Le indagini istochimiche ed immunocitochimiche hanno messo in evidenza il ripristino morfologico della regione dorso-mediale nei topi trapiantati con HSC in contrasto con il permanere della lesione nei non trapiantati., Anche la multi-color FISH ha confermato l'engraftment nell'area dell'epitelio olfattivo in rigenerazione. Questi dati indicano che le cellule staminali migrano nella regione danneggiata e favoriscono il ripristino dell'epitelio olfattivo.
Inoltre è stato preso in esame il destino delle HSC anche in topi nod-scid resi sordi mediante trattamento con canamicina e/o rumore. Le indagini mediante PCR hanno rivelato anche in questo caso l'avvenuto engraftment in vari tessuti compreso l'organo di Corti. Le indagini istologiche, istochimiche ed immunocitochimiche hanno confermato anche in questo caso la riparazione del danno all'epitelio sensoriale
Nell'ambito dello studio sulle cellule staminali sono state indagate anche le condizioni colture ottimali per dirigere cellule multipotenti di Primati nel differenziamento verso varie linee cellulari. Cellule staminali embrionali derivate da blastocisti sono in grado di differenziarsi in vitro in molte linee cellulari differenti quali: neuronale, emopoietica, epiteliale, vascolare, muscolare liscia e cardiaca, adiposa e condroide. La tipologia di differenziamento dipende dal microambiente della coltura cellulare. Per anni si è ritenuto che la matrice extracellulare fornisse unicamente il substrato di attacco per le cellule, più recentemente si è osservato che la matrice extracellulare svolge un ruolo fondamentale nell'adesione cellulare, nella migrazione ed anche nel differenziamento cellulare. Poiché durante lo sviluppo embrionale, le cellule staminale devono migrare ed interagire con il loro microambiente, sono state allestite co-colture tridimensionali su collagene di cellule staminali embrionali di Rhesus con fibroblasti o cheratinociti umani irradiati. Le osservazioni dimostrano che, in queste condizioni, le cellule staminali producono un proprio repertorio di molecole, quali recettori per la  matrice extracellulare, di adesione cellulare e glicoconiugati di membrana, trasformando il microambiente in una nicchia dove si accrescono e si differenziano.
Un'altra linea di ricerca esamina la distribuzione e la densità dei residui glucidici presenti sulle membrane delle cellule recettoriali del sistema olfattivo dei Vertebrati. I recettori olfattivi costituiscono un interessante modello sperimentale per lo studio del  differenziamento neuronale, in quanto presentano la caratteristica di sottostare, per tutta la vita dell'animale, ad un continuo turnover. Ciclicamente i recettori olfattori muoiono e sono sostituiti da nuovi neuroni per proliferazione di cellule localizzate nella zona più profonda dell'epitelio olfattorio. Con il differenziamento queste cellule inviano il loro assone nel nervo olfattorio fino a ricostituire a livello centrale le connessioni sinaptiche (glomeruli) del recettore precedente. In questi meccanismi di differenziamento, fascicolazione degli assoni e riformazione delle appropriate connessioni nel bulbo olfattorio, un ruolo determinante è svolto da glicoconiugati presenti sulle membrane dei recettori. Per studiare la composizione molecolare in carboidrati delle membrane dei recettori olfattori è stato utilizzato il binding delle lectine come sonda molecolare estremamente precisa in grado di discriminare gruppi di neuroni in base alla composizione molecolare in carboidrati delle loro glicoproteine di membrana. I numerosi lavori in proposito hanno percorso la scala filogenetica dei Vertebrati dai Ciclostomi ai Mammiferi. Dall'insieme dei dati sperimentali finora ottenuti si evidenzia che il sistema olfattorio dei Vertebrati è altamente conservativo sia per quanto riguarda l'organizzazione strutturale che la composizione in carboidrati delle membrane dei recettori.
Poichè è stato dimostrato che basse concentrazioni di rame possono causare la morte dei recettori olfattori, in esemplari adulti di pesci (Tilapia mariae) sono stati studiati gli effetti prodotti dall'esposizione per 4 giorni a differenti concentrazioni di rame (20, 40 and 100 microg/l) e le modalità di rigenerazione dopo esposizione a 20 microg/l. I risultati ottenuti con l'impiego della colorazione con Fluoro Jade-B dimostrano l'esistenza di una relazione diretta tra entità del danno e concentrazione del rame e come il trattamento determini la morte per necrosi unicamente dei neuroni olfattivi. E' stato inoltre studiato il processo di riparazione mediante l'impiego di tecniche immunoistochimiche con anti-PCNA, che evidenzia le cellule in mitosi, e la fosfoproteina associata alla crescita neuronale (GAP-43), che colora selettivamente le cellule che hanno iniziato il differenziamento in senso neuronale. Il picco massimo di mitosi nella regione basale si osserva al termine del trattamento con rame e le cellule neoformate sono GAP-43 positive, indicando che si tratta di neuroni in fase di differenziamento. Dopo 3 giorni dalla fine del trattamento i nuovi neuroni olfattori hanno raggiunto la loro normale collocazione nella porzione centrale dello spessore dell'epitelio e il prolungamento dendritico presenta il caratteristico “bottone terminale” sulla superficie libera. Dopo 10 giorni  il processo riparativo può essere considerato terminato in quanto sia la morfologia sia la localizzazione dei due anticorpi ricalca la situazione dei controlli.
Un'altra linea di ricerca studia le caratteristiche della glia nell'encefalo e nel midollo spinale di alcuni Vertebrati (Dipnoi, Sauri, Cheloni e Anfibi Urodeli) mediante il rilevamento immunoistochimico e citochimico della proteina fibrillare gliale acida (GFAP) e della vimentina. Nei Dipnoi e negli Urodeli è stata dimostrata la presenza di un solo tipo di elemento astrocitario: le cellule della glia radiale ependidale o taniciti. Queste cellule hanno un aspetto morfologico complesso. Il loro corpo cellulare è localizzato nello strato ependimale o periependiamale formando rispettivamente la glia radiale ependimale o periependiamale. Dal corpo cellulare prende origine un lungo prolungamento radiale che attraversa tutto lo spessore del parenchima nervoso prendendo rapporti mediante caratteristiche espansioni terminali con i vasi del parenchima e della superficie piale, formando rispettivamente lo strato gliale perivascolare e submeningeo. Queste cellule sono GFAP positive e vimentino negative in Protopterus e in Ambystoma, mentre presentano l'opposta caratterizzazione in Triturus. Nei Rettili oltre alla glia radiale, è stato evidenziata la presenza nel tetto ottico e nel midollo spinale di astrociti stellati e, per quello che riguarda l'intensità di marcatura, un certo grado di eterogeneità tra le cellule dello stesso tipo gliale. Ciò nonostante la condizione dei rettili sembra ancora morfologicamente più primitiva rispetto a quella degli Uccelli e dei Mammiferi sostenendo l'ipotesi che i Rettili rappresentino una tappa fondamentale nell'evoluzione delle cellule gliali dei Vertebrati.