Lucia Ciranna

Professoressa associata di Fisiologia [BIOS-06/A]
Sezione di appartenenza: Fisiologia

Lucia Ciranna è Professore Associato di Fisiologia presso l’Università di Catania; insegna Fisiologia per il corsi di Laurea in Medicina e Chirurgia, Medicine and Surgery, Logopedia e Biotecnologie. Dirige un laboratorio di elettrofisiologia presso il Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche dell’Università di Catania.

Formazione

Si è laureata in Farmacia nel 1989 presso l’Università di Catania. Ha conseguito un dottorato di ricerca europeo in Neurofisiologia presso l’Università Louis Pasteur di Strasburgo, Francia (1990-1994). Rientrata in Italia nel 1994 per ricoprire la carica di ricercatore e in seguito di professore universitario, ha proseguito alcuni studi presso laboratori esteri (NIH, Bethesda, USA;  Università Louis Pasteur, Strasburgo, Francia) nell’ambito di progetti di ricerca. In Francia, ha conseguito l’Abilitazione Nazionale alle funzioni di “Professeur des Universités” nel settore delle Neuroscienze. In Italia, ha conseguito l’abilitazione alle funzioni di Professore Ordinario. Ha condotto diversi progetti di ricerca in qualità di coordinatrice o di ricercatrice. Ha diretto e dirige attualmente progetti di ricerca (PRIN 2007; Telethon 2013; FRAXA Research Foundation 2013; PRIN 2022 PNRR) mirati allo studio di nuove terapie per la Sindrome del cromosoma X fragile.

E’ autrice di pubblicazioni su riviste internazionali di neuroscienze e membro di società scientifiche nazionali (Società Italiana di Fisiologia; Società Italiana di Neuroscienze) e internazionali (Society for Neuroscience, European Mind and Metabolism association).

 

Attività di ricerca

La Prof. Ciranna utilizza tecniche di elettrofisiologia (patch clamp) per studiare le connessioni (sinapsi) fra neuroni e la plasticità della trasmissione nervosa,  da cui dipendono le funzioni della memoria e dell’apprendimento. La sua ricerca presente è focalizzata sulla sindrome del cromosoma X fragile, una malattia ereditaria che comporta disabilità intellettiva, epilessia e autismo. In questa patologia, la mancata produzione di una proteina a funzione regolatrice induce alterazioni della plasticità sinaptica (plasticità della trasmissione nervosa) in aree cerebrali deputate all’apprendimento e alla memoria. Il gruppo di ricerca della Prof. Ciranna ha scoperto una nuova strategia per ripristinare la plasticità sinaptica, basata sull’attivazione di recettori 5-HT7 per la serotonina, un neurotrasmettitore che regola svariate funzioni cerebrali. In particolare, è stata valutata la possibilità di utilizzare nuovi composti chimici che attivano i  recettori 5-HT7 per correggere i sintomi della malattia in un modello animale. I risultati di queste ricerche dimostrano che queste nuove sostanze potrebbero essere utilizzate come farmaci per la cura dei pazienti affetti dalla sindrome del cromosoma X fragile.

 

Prof. Lucia Ciranna

CURRICULUM VITAE

Nome: Lucia Ciranna

Data di nascita: XXXXXXXXX

Stato civile: coniugata

Nazionalità: italiana

 

Indirizzo Università:

Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche, Sezione di Fisiologia

Università di Catania

Torre Biologica, Via Santa Sofia 97

95123, Catania, Italia.

e-mail: ciranna@unict.it

 

 

TITOLI DI STUDIO

Diploma di Laurea in Farmacia

conseguito il 7/11/89 presso l'Università di Catania

Voto di laurea: 110/110 e lode

Tesi sperimentale dal titolo: "Identificazione di recettori per la serotonina nel nucleo di Deiters".

 

Dottorato Europeo in Neuroscienze (PhD)

conseguito il 16 ottobre 1995 presso l'Università Louis Pasteur di Strasburgo (Francia)

Durata della ricerca: 4 anni

Voto: "Très onorable avec félicitations du Jury"  (massimo del punteggio e lode).

Titolo della tesi: "Modulation of voltage-dependent calcium currents by serotonin in the intermediate lobe of the pituitary".

Commissione giudicatrice: Prof. Paul Feltz (Université Louis Pasteur, Strasbourg, France); Prof. Annette Dolphin (Royal Free Hospital, School of Medicine, London, U.K.); Prof. Jurgen Hescheler (Institut fur Pharmakologie, Koln, Deutschland); Prof Pascal Bousquet (Université Louis Pasteur, Strasbourg, France); Prof Francesca Santangelo (Università di Catania, Italia); Dr. Martin Galvan (Marion Merrel Dow research Institute, Strasbourg, France).

 

ATTIVITA DI RICERCA SCIENTIFICA POST-LAUREA

1989-1990: Istituto di Fisiologia Umana, Università di Catania

6, Viale Andrea Doria, 95125 Catania, Italia

Supervisore: Prof. Francesca Santangelo

Argomento di ricerca: effetti della serotonina (5-HT) e della noradrenalina (NA) sull’attività elettrica neuronale in aree cerebrali deputate al controllo motorio (nucleo rosso; nuclei vestibolari).

 

1990-1994: Laboratoire de Physiologie Générale, Université Louis Pasteur

21, rue René Descartes, 67084 Strasbourg, Francia.

Posizione occupata: Dottoranda di ricerca in Neuroscienze

Supervisori:  Prof. Paul Feltz e Prof. Rémy Schlichter

Argomenti di ricerca: effetti della serotonina su correnti di calcio (Ca2+) voltaggio-dipendenti e sulla concentrazione intracellulare di ioni Ca2+ in cellule endocrine (lobo intermedio dell' ipofisi).

 

1994-2006: Dipartimento di Scienze Fisiologiche, Università di Catania

6, viale Andrea Doria, Catania, Italia.

Posizione occupata: Ricercatrice universitaria, Facoltà di Farmacia.

Argomenti di ricerca:

- effetti della serotonina e della noradrenalina sulle correnti ioniche di membrana dei neuroni del complesso vestibolare e del nucleo rosso;

- interazioni fra GABA e noradrenalina nella modulazione dell'attività di neuroni rubrali;

- effetti dei neuropeptidi PACAP e VIP sulla trasmissione sinaptica nell’ippocampo.

 

1 giugno-30 luglio 1995: proseguimento di attività di ricerca presso il Laboratoire de Physiologie Générale dell'Università Louis Pasteur di Strasburgo (Francia), in collaborazione il Prof. Rémy Schlichter.

 

28 ottobre - 28 dicembre 1998:

Laboratory of Adaptive Systems, National Institute of Neurological Disorders and Stroke

N.I.H., Building 36, Room B205, Bethesda, Maryland 20892, U.S.A.

Posizione occupata: research fellow (progetto Biotech BIO4-98-0517);

Supervisori: Dr Daniel Alkon e Dr. Bernard Schreurs.

 

Dal 2006 a oggi: Università di Catania, Catania, Italia.

Posizione occupata: Professore Associato di Fisiologia, Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche; Torre Biologica , Via Santa Sofia 97, 95123 Catania.

Argomenti di ricerca:

effetti di neurotrasmettitori e neuropeptidi sulla trasmissione sinaptica nell’ippocampo; effetti della serotonina sulla plasticità sinaptica a lungo termine nell’ippocampo di topi wild type e Fmr1 KO, un modello murino della Sindrome del Cromosoma X Fragile; effetti biologici di nuovi ligandi per i recettori AMPA e NMDA.

 

8 febbraio 2012: conseguimento dell’Abilitazione Nazionale (Francia) alle funzioni di Professeur des Universités, settore Neuroscienze. N. Qualification: 12169226456.

3 agosto 2018: conseguimento dell’Abilitazione Scientifica Nazionale alle funzioni di Professore Ordinario, settore 05/D1 Fisiologia, Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR), Italia.

 

Progetti di Ricerca

2023-2025 Direttore scientifico di Unità di Ricerca nel progetto “Investigating the role of transposable elements in physiological and pathological genetic and molecular mechanisms involved in the development of the nervous system in animal models. Searching for pathways and future therapies for neurological diseases”, progetto P2022XPAW4 finanziato dal Ministero dell’Università (MUR, bando PRIN 2022 PNRR); finanziamento Unità di ricerca 124.500 euro; finanziamento totale 249.000 euro.

2022 “Neurons and astrocytes from induced pluripotent stem cells derived from Fragile X Syndrome patients: a human model to validate animal studies and develop new patient-targeted treatments”, bando Chance 2022, Università di Catania, finanziamento: 10.000 euro.

2018-2021: Coordinatore scientifico e Tutor Accademico del progetto di Dottorato di Ricerca in Biotecnologie della Dott.ssa Alessandra Tempio, XXXIV ciclo, Dottorato innovativo con caratterizzazione industriale codice n. DOT1708221, tema della ricerca: “Recettori per la serotonina quali nuovi target farmacologici per la Sindrome del Cromosoma X Fragile“; finanziamento MIUR, bando PON Ricerca e Innovazione 2014-2020.

2018-2020: Collaborazione al progetto di ricerca: “Identification of the influence of the knockout of the 5-HT7 receptor gene on the structure and functions of mouse DRN neurons”, PI Prof Grzegorz Hess (Maj Institute of Pharmacology, Polish Academy of Sciences, Krakow, Poland), finanziato dal National Science Center, Poland (project no. UMO-2017/27/B/NZ4/01527).

2017-2018: Coordinatore scientifico (Principal investigator, PI) del progetto di ricerca: “Gs-coupled serotonin receptors as novel pharmacological targets in neurodevelopmental disorders”, bando Chance 2017, Università di Catania, finanziamento: 10.000 euro.

2013-2016: Coordinatore scientifico (Principal investigator, PI) del progetto di ricerca: “Activation of serotonin type 7 (5-HT7) receptors as a novel therapeutic strategy in Fragile X Syndrome”, finanziato dalla Fondazione Telethon (2013, grant n. GGP13145). Finanziamento totale: 330.000 euro.

2013-2014: Coordinatore scientifico (Principal investigator, PI) del progetto di ricerca: “Preclinical evaluation of serotonin type 7 (5-HT7) receptor agonists as novel pharmacological tools in Fragile X Syndrome”, finanziato da FRAXA Research Foundation, U.S.A. Finanziamento totale: 66.000 dollari U.S.A.

2014: Partecipazione al progetto di ricerca: “Modulazione della trasmissione spinale degli stimoli nocicettivi nella demenza di Alzheimer” (PI Prof. Agata Copani, Università di Catania), finanziamento FIR 2014, Università di Catania.

2008-2010: Coordinatore scientifico (PI) del progetto di ricerca: “Neurotransmitter-mediated regulation of AMPA receptor function: implications in physiological transmission and pathology”, PRIN 2007L92XSP, finanziato dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR). Finanziamento totale: 127.142 euro.

2003-2004: partecipazione al progetto PRIN 2002 (2002051388_007, PI: Prof. Vincenzo Perciavalle, Università di Catania) dal titolo: “Modulazione noradrenergica della risposta di neuroni vestibolari al GABA e al glutammato”.

2001-2002: partecipazione al progetto PRIN 2000 (MM05082288_005, PI Prof. Federico Cicirata, Università di Catania) dal titolo: “Ruolo della noradrenalina nella modulazione dell’output cerebellare e vestibolare”.

1999-2001: partecipazione al progetto europeo Biotech BIO4-98-0517 (Programma FP4-BIOTECH 2, Commissione Europea) dal titolo: “Physiological functions of PACAP/VIP receptors in the nervous system” (PI: Dr Sebastiano Cavallaro, CNR, Catania).

1992: Individual short-term fellowship (3 mesi), European Science Foundation (Strasburgo, Francia).

 

Revisione di pubblicazioni scientifiche per le riviste:

Journal of Neurochemistry (Blackwell, U.S.A.); Pharmacological Research (Elsevier, The Netherlands), Molecular Brain Research (Elsevier, The Netherlands); Frontiers in Neuropharmacology (Frontiers Journals); International Journal of Developmental Neuroscience (Elsevier); Hippocampus (Wiley); PLOS One (U.S.A.); The Journal of Physiology (London); Frontiers in Behavioral Neuroscience (Frontiers Journals); Biological Psychiatry (Elsevier); CNS Spectrums (Cambridge Journals); Neurobiology of aging (Elsevier); British Journal of Pharmacology (Elsevier); Frontiers in Neuroscience (Frontiers Journals); Neuroscience and Biobehavioral Reviews (Elsevier); Frontiers in Cellular Neuroscience (Frontiers Journals); Archiv der Pharmazie (Wiley); Behavioral Brain Research (Elsevier); CNS Neuroscience & Therapeutics (Wiley); Front. Synaptic Neurosci (Frontiers Journals); Psychopharmacology (Springer); Molecular Neurobiology (Springer); Neuropharmacology (Elsevier); Frontiers in Molecular Neuroscience (Frontiers); Molecular Medicine (Springer); International Journal of Molecular Sciences (MDPI); Translational Neuroscience (De Gruyter); European Journal of Neuroscience (Wiley).

 

Partecipazione a Comitati Editoriali: Frontiers in Cellular Neuroscience; International Journal of Neurology Research; Current Neuropharmacology; Frontiers in Molecular Neuroscience.

 

Revisione di progetti di ricerca, PhD applications e PhD thesis:

2004: Health Research Board, Ireland (PhD Training Sites 2004).

2012: Wellcome Trust/ DBT India Alliance.

2013: MIUR progetti PRIN 2012 e FIRB 2013; Fondazione Cassa di Risparmio di Puglia.

2015: Fondation pour la Recherche Médicale (France), call “Pathophysiology of Psychiatric Diseases.

2017: Medical Research Council (U.K.). Research grant call: “MRC-Industry Asset Sharing Feb 2017”.

2017: National Science Center (Poland), call: “OPUS”.

2018: Medical Research Council (U.K.), call: “Research Boards Jan 2018 Submissions”.

2017: Valutatore Tesi di Dottorato (PhD; candidata: Gambino Giuditta) in Biomedicina e Neuroscienze, Università di Palermo (Italia).

2017: Valutatore Tesi di Dottorato in Neuroscienze (PhD; Candidata: Valeria Pecoraro), Universitas Miguel Hernandez, Alicante (Spagna).

2017: Valutatore Tesi di Dottorato in Neuroscienze (PhD; candidata: Valentina Pallottini), Université Louis Pasteur, Strasburgo (Francia).

2018-2021: Membro del Comitato Valutatore (Thesis Follow-up Committee, TFC) per il dottorato di ricerca (PhD) del candidato Sebastien Delhaye, Université de Nice Sophia-Antipolis, Nice, (Francia).

2020: Membro del Comitato Valutatore per il National Science Center (Poland), call OPUS-18, NCN panel NZ4.

2021: Membro del Comitato Valutatore per il National Science Center (Poland), call: OPUS, Reg. n. 2021/41/B/NZ4/02603, NCN panel NZ4.

2022: Membro del Comitato Valutatore per Wellcome trust/DBT India Alliance Fellowship application review (IA/I/22/1/506224).

 

Valutazione di testi scientifici

Dal 2015 a oggi: membro della Giuria del Premio Nazionale di Divulgazione Scientifica, Associazione Italiana del Libro.

 

Affiliazione a società scientifiche:

Society for Neuroscience (SfN); Società Italiana di Neuroscienze (SINS); Società Italiana di Fisiologia (SIF); European Mind and Metabolism Association (EMMA).

 

Incarichi istituzionali

Dal 2019 a oggi: Referente per la Terza Missione del Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche, Università di Catania.

 

Attività didattica

Università Louis Pasteur, Strasburgo, Francia:

Dal 1-6-90 al 30-11-90: incarico di insegnamento in qualità di "Maitre de Conference Invité".

Università di Catania:

1999-2004: Chimica dei Prodotti Dietetici, Scuola di Specializzazione in Chimica e Tecnologie Alimentari;

2000-2001: Endocrinologia Generale, Facoltà di Farmacia.

20-31 Agosto 2001: Insegnamento di Genetica per il Corso di preparazione all’esame di ammissione alla Facoltà di Medicina e Chirurgia.

2003-2009: Fisiologia della Nutrizione (5 CFU), Facoltà di Farmacia (Corsi di Laurea Specialistica in Farmacia e in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche).

2009-2018: Fisiologia Generale (8 CFU), Corso di Laurea Magistrale in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche.

2012 -: Fisiologia e Biofisica (4 CFU), Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia.

2013-2018: Fisiologia della Nutrizione (1 CFU), II anno scuola di Specializzazione in Farmacia Ospedaliera;

Dal 2013-2018: Terapia delle malattie del Sistema Nervoso Centrale: aspetti fisiologici (1 CFU), III anno scuola di Specializzazione in Farmacia Ospedaliera;

2018-: Insegnamento integrato di Anatomia e Fisiologia – modulo Fisiologia (4 CFU), Corso di Laurea in Logopedia, Università di Catania.

2019-: Fisiologia II (3 CFU), Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia, Università di Catania.

2019-: Fisiologia della Nutrizione (6 CFU; in seguito denominato “Morfofisiologia” e “Principi di Fisiologia”), Corso di Laurea in Biotecnologie, Università di Catania.

2004-2007: Tutor della Dott.ssa Lara Tania Costa, Dottorato di Ricerca in Scienze Motorie, Università di Catania.

2011-2014: Responsabile dell’accordo Erasmus E-Sevilla01 fra l’Università di Catania e l’Università di Siviglia (Spagna).

2006-2008: Membro del Collegio Docenti, Dottorato di Ricerca in Scienze Biomediche Applicate, Università di Catania.

2010-2012: Membro del Collegio Docenti, Dottorato di Ricerca in Neuroscienze, Università di Catania.

2017-: Membro del Collegio Docenti, Dottorato di Ricerca in Biotecnologie, Università di Catania.

2006-2018: Responsabile scientifica e relatrice di tesi sperimentali in Fisiologia per il Corso di laurea in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche, Università di Catania.

2016-: Docente Tutor presso la Scuola Superiore, Università di Catania.

AA 2017-2018: Organizzazione del Corso Specialistico: “Synaptic dysfunction in cognitive diseases: pathophysiology mechanisms and new therapeutic perspectives” presso la Scuola Superiore di Catania, Università degli Studi di Catania.

2017-: Accordo di accoglienza studenti per attività di ricerca nell’ambito del Professional Training Year (PTY), Università di Cardiff, UK, referente Prof. Vincenzo Crunelli.

2019-2020: Organizzazione del Corso Specialistico: “Sports medicine in the third millennium: new trends in nutrition, pharmacology, psychology and cognition, with regard to new legislative rules”, Scuola Superiore di Catania, Università degli Studi di Catania.

2019-2022: Tutor della Dott.ssa Alessandra Tempio, Dottorato di Ricerca in Biotecnologie, Università di Catania..

2021-2022: Supervisore scientifico della studentessa Holly Griffiths, Professional Training Year, University of Cardiff, U.K., per lo svolgimento di ricerca sperimentale (1 ottobre 2021- 30 giugno 2022) presso l’Università di Catania.

2022- Membro della Commissione Didattica del Collegio Docenti del Dottorato in Biotecnologie, Università di Catania.

2023: Responsabile d’aula per gli esami TOLC di ammissione al CdL in Medicina e Chirurgia nelle date 13 e 14 aprile (2 turni) 2023; 20 e 25 luglio 2023.

 

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Anno accademico 2021/2022


Anno accademico 2020/2021


Anno accademico 2019/2020


Anno accademico 2018/2019
  • DIPARTIMENTO DI CHIRURGIA GENERALE E SPECIALITÀ MEDICO-CHIRURGICHE
    Corso di laurea magistrale in Medicina e chirurgia - 2° anno
    FISIOLOGIA I - canale 2

  • DIPARTIMENTO DI SCIENZE MEDICHE, CHIRURGICHE E TECNOLOGIE AVANZATE G.F. INGRASSIA
    Corso di laurea in Logopedia - 1° anno
    C.I. ANATOMIA E FISIOLOGIA



Anno accademico 2017/2018
  • DIPARTIMENTO DI CHIRURGIA GENERALE E SPECIALITÀ MEDICO-CHIRURGICHE
    Corso di laurea magistrale in Medicina e chirurgia - 2° anno
    FISIOLOGIA I - canale 2

  • DIPARTIMENTO DI SCIENZE DEL FARMACO E DELLA SALUTE
    Corso di laurea magistrale in Chimica e tecnologia farmaceutiche - 3° anno
    FISIOLOGIA GENERALE - PATOLOGIA GENERALE



Anno accademico 2016/2017
  • DIPARTIMENTO DI CHIRURGIA GENERALE E SPECIALITÀ MEDICO-CHIRURGICHE
    Corso di laurea magistrale in Medicina e chirurgia - 2° anno
    FISIOLOGIA I - canale 2

  • DIPARTIMENTO DI SCIENZE DEL FARMACO E DELLA SALUTE
    Corso di laurea magistrale in Chimica e tecnologia farmaceutiche - 3° anno
    FISIOLOGIA GENERALE - PATOLOGIA GENERALE



Anno accademico 2015/2016
  • DIPARTIMENTO DI CHIRURGIA GENERALE E SPECIALITÀ MEDICO-CHIRURGICHE
    Corso di laurea magistrale in Medicina e chirurgia - 2° anno
    FISIOLOGIA I - canale 2

  • DIPARTIMENTO DI SCIENZE DEL FARMACO E DELLA SALUTE
    Corso di laurea magistrale in Chimica e tecnologia farmaceutiche - 3° anno
    FISIOLOGIA GENERALE - PATOLOGIA GENERALE

Linee di ricerca

 

Dal 2009 a oggi : Alterazioni della plasticità sinaptica, difetti di apprendimento e comportamento autistico in un modello animale della Sindrome del Cromosoma X Fragile (FXS): nuove prospettive terapeutiche basate sull’attivazione di recettori per la serotonina.

Utilizzando la tecnica elettrofisiologica del patch clamp, il mio gruppo di ricerca ha dimostrato che l’attivazione di recettori 5-HT7 per la serotonina modifica l’eccitabilità di neuroni ippocampali e induce una reversione della depressione a lungo termine indotta da recettori metabotropi per il glutammato (mGluR-LTD) (Costa et al., 2012), una forma di plasticità sinaptica che svolge un ruolo cruciale nell’apprendimento e nella flessibilità comportamentale e che risulta patologicamente aumentata in un modello murino della sindrome FXS, patologia genetica caratterizzata da disabilità intellettiva, autismo ed epilessia. Utilizzando questo modello, abbiamo dimostrato che l’attivazione di recettori 5-HT7 inibisce la mGluR-LTD (ripristinando la plasticità sinaptica a livelli simili a quelli di topi sani) e corregge alterazioni nelle spine dendritiche, difetti di apprendimento e comportamento autistico, aprendo nuove prospettive terapeutiche per la sindrome FXS (Ciranna and Catania, 2014; Costa et al., 2015, 2018). Le nuove prospettive aperte dal nostro lavoro sono state messe in rilievo da Osterweil, Kind e Bear (Biological Psychiatry 2012; 72: 895-897). Abbiamo identificato il meccanismo d’azione e alcuni importanti messaggeri intracellulari alla base degli effetti indotti dai recettori 5-HT7 (Costa et al. 2018; 2021). Abbiamo inoltre che scoperto che il PACAP (Pituitary Adenylate Cyclase Activating Polypeptide) un peptide cerebrale noto per le sue proprietà neurotrofiche e neuroprotettive, è anch’esso capace di correggere la plasticità sinaptica alterata nell’ippocampo del modello FXS murino (Costa et al., 2018; Ciranna and Costa 2019; Ciranna et al., 2021) e potrebbe quindi diventare uno strumento terapeutico per la sindrome FXS, per la quale non esiste ancora una terapia specifica.

In collaborazione con gruppi di ricerca internazionali, abbiamo contribuito a chiarire numerosi meccanismi alterati nel cervello di modelli animali della sindrome FXS (D’Antoni et al., 2014; Aloisi et al., 2017; Maurin et al., 2019) e di altre patologie con deficit cognitivi (Leggio et al., 2021).

 

 

Dal 2003 a oggi: Modulazione della trasmissione sinaptica mediata da glutammato nell’ippocampo. Abbiamo studiato l’effetto fisiologico dei neuropeptidi endogeni PACAP e VIP sull’attività neuronale in vivo e sulle correnti sinaptiche mediate da attivazione di recettori AMPA nella sinapsi fra le fibre collaterali di Schaffer e i neuroni piramidali CA1 in fettine di ippocampo di ratto.  Abbiamo osservato che il PACAP e il VIP modulano la frequenza di scarica neuronale (14) e la trasmissione sinaptica (15,24) nell’ippocampo; abbiamo identificato i recettori responsabili degli effetti da noi osservati (PAC1 e VPAC2) e il meccanismo d’azione intracellulare (cAMP/PKA). I nostri risultati dimostrano che questi due neuropeptidi, precedentemente considerati ormoni e/o fattori neuroprotettivi, sono anche capaci di modulare la trasmissione sinaptica e probabilmente influenzano le funzioni dell’ippocampo, struttura cerebrale principalmente coinvolta nell’apprendimento e nella memoria.

In un altro studio in patch clamp, abbiamo caratterizzato gli effetti della 5-HT sulla trasmissione sinaptica nell’ippocampo, dimostrando che l’attivazione di recettori 5-HT1A inibisce le correnti sinaptiche mediate da recettori AMPA, agendo a livello sia pre- che post-sinaptico. Al contrario, l’attivazione di recettori 5-HT7 aumenta l’ampiezza delle correnti sinaptiche agendo a livello esclusivamente post-sinaptico (26). Questi effetti da noi descritti potrebbero costituire i meccanismi fisiologici alla base degli effetti opposti indotti dall’attivazione di recettori 5-HT1A e 5-HT7 sull’apprendimento, precedentemente osservati in studi comportamentali in vivo.

 

Dal 2007 a oggi: Studio elettrofisiologico degli effetti di nuovi ligandi per i recettori ionotropi del glutammato di tipo AMPA o NMDA. Utilizzando la tecnica del patch clamp su fettine di ippocampo di ratto, abbiamo caratterizzato gli effetti elettrofisiologici di molecole di nuova sintesi sulle correnti indotte da attivazione di recettori AMPA o NMDA in neuroni piramidali della regione CA1. Questi studi hanno permesso di identificare diverse nuove sostanze ad azione antagonista sui recettori AMPA (20, 23) o NMDA (21,22,25,28) e di correlare i loro effetti biologici agli studi di modellizzazione di struttura e ai saggi di affinità di legame ai recettori.

 

1995-2006 : Effetti della 5-HT e della NA in strutture del sistema nervoso centrale deputate al controllo del movimento. Abbiamo effettuato registrazioni extracellulari in vivo per studiare gli effetti della 5-HT e della NA sull’attività elettrica neuronale e le loro interazioni con il glutammato e con il GABA nel nucleo rosso del mesencefalo (7,8,10,11,12,16). Abbiamo inoltre caratterizzato gli effetti delle due monoammine nei nuclei cerebellari (13) e nei nuclei motori talamici (18) e gli effetti della 5-HT nella sostanza reticolare bulbare (17). Nella maggior parte di queste strutture, abbiamo osservato che l’attivazione di recettori alfa-2 adrenergici riduce la frequenza di scarica neuronale e potenzia gli effetti inibitori del GABA, mentre l’attivazione di recettori beta-adrenergici induce effetti eccitatori e modula in maniera diversa gli effetti mediati da recettori  GABAA et GABAB. Nelle stesse strutture, la 5-HT riduce o aumenta l’attività neuronale attivando rispettivamente recettori 5-HT1A o 5-HT2. Inoltre, la 5-HT è capace di ridurre la trasmissione glutammatergica e di potenziare gli effetti inibitori del GABA (19). Dal punto di vista funzionale, abbiamo osservato che l’applicazione di 5-HT nei nuclei vestibolari laterale e spinale aumenta il tono dei muscoli estensori e riduce il tono dei muscoli flessori degli arti superiori (9). L’insieme di questi risultati dimostra che la 5-HT e la NA svolgono un ruolo modulatorio molto articolato su numerosi centri nervosi deputati al controllo motorio.

 

1990-1994 : Effetti della 5-HT e della NA sui canali voltaggio-dipendenti per il Ca2+ in cellule melanotrope del lobo intermedio dell’ipofisi. Utilizzando la tecnica del patch clamp su colture di cellule melanotrope di maiale e di ratto, abbiamo dimostrato che queste cellule esprimono recettori 5-HT1A e 5-HT1C funzionali, tramite i quali la 5-HT inibisce le correnti di calcio (Ca2+) voltaggio-dipendenti. Analizzando le proprietà cinetiche e farmacologiche delle correnti di Ca2+, abbiamo osservato che la 5-HT inibisce selettivamente una corrente di tipo L e una corrente di tipo Q e abbiamo identificato il meccanismo d’azione (attivazione di una proteina G sensibile alla tossina della pertosse e modulazione diretta dei canali per il Ca2+) (4,5,6). I nostri dati suggeriscono che la 5-HT, modulando l’ingresso dello ione Ca2+ nelle cellule melanotrope, partecipi al controllo fisiologico della secrezione ormonale ipofisaria.

 

1990-1992: Funzione fisiologica della serotonina (5-HT) e della noradrenalina (NA) nel controllo dell’attività dei nuclei vestibolari: studio elettrofisiologico in vivo e applicazione microiontoforetica di agenti farmacologici. I nostri dati mostrano che l’attività elettrica dei neuroni vestibolari è rispettivamente stimolata e inibita dall’attivazione di recettori 5-HT2 e 5-HT1A (2), mentre l’applicazione di NA induce esclusivamente effetti inibitori tramite recettori alfa-2 adrenergici (3). Abbiamo inoltre dimostrato l’esistenza di una interazione fra il glutammato e la 5-HT nella modulazione dell’eccitabilità dei neuroni vestibolari (1). Gli effetti da noi osservati suggeriscono che le monoammine 5-HT e NA potrebbero partecipare al controllo dei movimenti oculari e dei rifllessi posturali, le principali funzioni fisiologiche controllate dai nuclei vestibolari.