Targeting degli astrociti reattivi nella sclerosi laterale amiotrofica: identificazione di un modulatore della via di segnalazione di STAT3 mediante riposizionamento farmacologico

Neuroinflammation is increasingly recognized as an active contributor to amyotrophic lateral sclerosis (ALS) progression, with astrocytes playing a central role in the inflammatory response and disease-associated cellular interactions. Among the signalling pathways involved in astrocyte reactivity, the Janus kinase/signal transducer and activator of transcription 3 (JAK/STAT3) pathway has attracted particular interest. Although aberrant STAT3 activation has been reported in ALS, its temporal and cellular dynamics during disease progression, as well as its potential as a therapeutic target, remain incompletely characterized. The aim of this study was therefore to investigate the temporal pattern of STAT3 activation, with particular focus on phosphorylated STAT3 (pSTAT3) in astrocytes, and to evaluate the effects of pharmacological modulation of this pathway using a drug repositioning approach. Histological analyses revealed a dynamic pattern of STAT3 activation during ALS progression, with pSTAT3 detected in astrocytes at early stages and in motor neurons at later stages. The use of a signal amplification procedure enabled the detection of pSTAT3 at earlier disease stages than previously reported. Pharmacological screening was performed in cellular models to identify a compound capable of reducing STAT3-dependent transcriptional activity, which was subsequently evaluated in vivo in SOD1G93A mouse model. In vivo, treatment significantly delayed the time to peak body weight, whereas a trend to delay the onset of motor impairment was detected in male mice. Survival was not affected in either sex. GFAP immunoreactivity, a marker of reactive astrocytes, showed a trend towards lower levels in treated mice at 100 days, i.e. the age of disease onset. Overall, these findings indicate that STAT3 activation is dynamically regulated during ALS progression and can be pharmacologically modulated. However, the limited effects on motor impairment and survival highlight the complexity of targeting this pathway and suggest that STAT3 modulation alone may be insufficient to substantially alter the overall course of ALS under the conditions investigated.

La neuroinfiammazione è oggi riconosciuta come un processo attivamente coinvolto nella progressione della sclerosi laterale amiotrofica (SLA), nella quale gli astrociti svolgono un ruolo centrale nella risposta infiammatoria e nelle interazioni tra le diverse popolazioni cellulari coinvolte nella patologia. Tra le vie di segnalazione implicate nella reattività astrocitaria, particolare attenzione è stata rivolta alla via Janus kinase/signal transducer and activator of transcription 3 (JAK/STAT3). Sebbene un’attivazione aberrante di STAT3 sia stata descritta nella SLA, le modalità con cui questa via viene attivata nelle diverse popolazioni cellulari e nelle diverse fasi della progressione della patologia non sono ancora completamente definite. Lo scopo di questo studio è stato pertanto quello di caratterizzare l’andamento temporale dell’attivazione di STAT3, con particolare attenzione alla sua forma fosforilata (pSTAT3) negli astrociti, e di valutare gli effetti della modulazione farmacologica di questa via attraverso un approccio di riposizionamento farmacologico. Le analisi istologiche hanno evidenziato una distribuzione dinamica di pSTAT3 durante la progressione della SLA, con il segnale rilevato negli astrociti nelle fasi iniziali e nei motoneuroni nelle fasi più avanzate. L’impiego di una tecnica di amplificazione del segnale ha inoltre permesso di rilevare pSTAT3 già nelle fasi più precoci della patologia rispetto a quanto precedentemente riportato. Parallelamente, è stato condotto uno screening farmacologico in modelli cellulari al fine di identificare un composto in grado di modulare l’attività trascrizionale dipendente da STAT3, successivamente valutato in vivo nel modello murino SOD1G93A. Il trattamento ha determinato un ritardo significativo nel raggiungimento del picco di peso corporeo e una tendenza nel posticipare l’esordio del deficit motorio nei topi maschi. La sopravvivenza non è stata modificata in nessuno dei due sessi. L’analisi dell’immunoreattività per GFAP, utilizzata come indicatore della reattività astrocitaria, ha mostrato una tendenza a una riduzione nei topi trattati a 100 giorni, cioè l’età di esordio della malattia. Nel complesso, i risultati ottenuti indicano che l’attivazione di STAT3 presenta un andamento dinamico durante la progressione della SLA e può essere modulata farmacologicamente. Tuttavia, l’assenza di effetti significativi sulla funzione motoria e sulla sopravvivenza evidenzia la complessità del targeting di questa via e suggerisce che la sola modulazione di STAT3 potrebbe non essere sufficiente a modificare in maniera sostanziale il decorso complessivo della patologia nelle condizioni sperimentali analizzate.