Il Sistema Nervoso Centrale nell'Osteogenesi Imperfetta: valutazione in vivo dello stress ossidativo nel cervelletto del modello murino Brtl

Osteogenesis Imperfecta (OI), also known as ‘brittle bone disease’, is a heterogeneous genetic disorder characterized by collagen alterations. Most OI cases exhibit collagen type I defects, particularly due to mutations in Col1a1 and Col1a2 genes. Beyond participating in bone matrix deposition, collagen type I also plays a crucial role in the central nervous system, influencing cell differentiation, migration, and survival. OI phenotype is highly variable, and some OI patients display marked developmental delays and global impairment in motor functions. Therefore, this thesis work investigated the potential cerebellar alterations in the Brtl murine model for OI, which carries a Col1a mutation. By using bright field and polarized light microscopy with Hematoxylin and Eosin and Picrosirius Red staining, this study identified significant morphological alterations and changes in collagen expression within the cerebellum of Brtl mice. These defects may result from abnormal cerebellar development and cellular migration in early postnatal stages. Additionally, immunohistochemical analysis using oxidative stress markers (COX4, SOD2, GPX4, NRF2) revealed substantial redox imbalance in the mutant mice. The findings may imply a link between motor impairments observed in OI patients and cerebellar damage, possibly due to collagen type I fibril defects and which ultimately my affect coordination, balance, and motor learning.

L’Osteogenesi Imperfetta (OI), nota anche come ‘malattia delle ossa fragili’, è una malattia genetica eterogenea caratterizzata da alterazioni del collagene. La maggior parte dei casi di OI è causata da difetti nel collagene di tipo I, dovuti, in particolare, a mutazioni nei geni Col1a1 e Col1a2. Oltre a partecipare alla deposizione della matrice ossea, il collagene di tipo I gioca un ruolo cruciale nel sistema nervoso centrale, influenzando la differenziazione cellulare, la migrazione e la sopravvivenza. Il fenotipo della OI è altamente variabile e alcuni pazienti mostrano ritardi nello sviluppo e compromissioni globali delle funzioni motorie. Pertanto, questo lavoro di tesi ha indagato le potenziali alterazioni cerebellari nel modello murino Brtl per l'OI, che presenta una mutazione nel gene Col1a. Utilizzando la microscopia in campo chiaro e luce polarizzata con colorazioni quali Ematossilina-Eosina e Picrosirius Red, lo studio ha identificato significative alterazioni morfologiche e cambiamenti nell'espressione del collagene di tipo I nel cervelletto dei topi Brtl. Questi difetti potrebbero derivare da uno scorretto sviluppo cerebellare e dall’errata migrazione cellulare nelle prime fasi postnatali. Inoltre, analisi immunoistochimiche con marcatori di stress ossidativo (COX4, SOD2, GPX4, NRF2) hanno rivelato un sostanziale squilibrio redox nei topi con la mutazione. I risultati potrebbero suggerire un collegamento tra i disturbi motori osservati nei pazienti con OI e il danno cerebellare, dovuto a difetti nelle fibre di collagene di tipo I e che potrebbe influenzare la coordinazione, l'equilibrio e l'apprendimento motorio.