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Sin dall'inizio del mio percorso di laurea presso l’Università Federal del Rio Grande do Sul, a Porto Alegre in Brasile, ho frequentato laboratori scientifici nei quali ho avuto l’opportunità di partecipare a diversi progetti volti allo studio della composizione chimica e delle attività biologiche di piante native del Sudamerica quali la Quillaja brasiliensis (Kauffmann et al., Nat Prod Res 2004) e la Passiflora alata (Provensi et al., LAJP 2006; Boeira et al., J Ethnopharmacol 2010). Nell’ambito di questi studi ho avuto la possibilità di svolgere un periodo di ricerca presso l’Istituto di Biochimica e Biofisica dell’Università di Buenos Aires, in Argentina.
Nel 2010 mi sono trasferito a Firenze per proseguire i miei studi. La città culla del Rinascimento, che ha ispirato molti artisti ed ha guidato il passaggio dal Medioevo alla modernità, è stata fonte d’ispirazione per l’espansione dei miei interessi di ricerca dalla fitochimica alle neuroscienze, in particolare la neurofarmacologia. Infatti, in questi anni i miei studi si sono rivolti alla comprensione dei circuiti neuronali coinvolti nella regolazione del comportamento alimentare, dei processi di memoria e dell’emotività in condizioni fisiologiche e patologiche. Per esempio, durante il mio dottorato ho dimostrato che l'ormone oleoiletanolamide (OEA) prodotto nell’intestino richiede l’integrità del sistema istaminergico centrale per esercitare pienamente la sua azione ipofagica (Provensi et al., PNAS 2014). Questa scoperta iniziale è stata una pietra miliare per una fruttuosa linea di ricerca nella quale è stato possibile ampliare le evidenze dell'interazione tra l’OEA e l’istamina neuronale ad altri effetti come il procognitivo (Provensi et al., Int J Neuropsychopharmacol 2017), l’antidepressivo-simile (Costa et al., Neuropharmacology 2018) e protettivo nei confronti dallo stress cronico (Rani et al., Neurobiol Stress 2021). Abbiamo fornito prove di questa interazione anche a livello periferico, dimostrando come l'istamina rilasciata dai mastociti stimola la sintesi di OEA e la produzione di corpi chetonici nel fegato durante il digiuno (Misto et al., Cell Metab 2019).
Un'altra fruttuosa linea di ricerca è stata lo studio del ruolo dell'istamina neuronale nei processi cognitivi nella quale ho scoperto il ruolo fondamentale della via di segnalazione intracellulare PI3K-Akt-GSK3b nel mediare gli effetti procognitivi mediati da un antagonista del recettore istaminergico H3 (Provensi et al., Neuropharmacology 2016). Le ricerche a cui ho attivamente collaborato in questi anni hanno inoltre svelato un ruolo cruciale della neurotrasmissione istaminergica nel fornire la plasticità necessaria per il consolidamento (Benetti et al., PNAS 2015) così come per il recupero (Fabbri et al., PNAS 2016) della memoria di eventi emotivamente salienti. Recentemente, ho coordinato uno studio che ha rivelato l’impatto della modulazione del sistema istaminergico centrale nella memoria di riconoscimento sociale a breve e lungo termine (Wagner et al., J Med Chem 2019, Rani et al., Biomolecules 2021, Costa et al., Sci Rep 2024).
Durante il mio post-dottorato ho partecipato al progetto AMBROSIAC, un consorzio di ricerca europeo, che intendeva studiare l’impatto dello stress e dell’alimentazione in specifiche fasi della vita. Nell’ambito di questo progetto, ho riscontrato che l’esposizone cronica allo stress durante l’adolescenza provoca deficit mnemonici, riduce l’espressione di neurotrofine ippocampali ed altera significativamente la composizione del microbiota intestinale. Tali alterazioni erano riscontrate non solo durante l’adolescenza ma anche in età adulta, molto tempo dopo la fine dell’esposizione allo stress. Nella seconda fase dello studio ho dimostrato che un intervento nutrizionale che consisteva nell'arricchimento della dieta con acidi grassi polinsaturi omega (O3-PUFA) e vitamina A era in grado di prevenire tutte le alterazioni indotte dallo stress, sia le immediate che quelle a lungo termine (Provensi et al., PNAS 2019).
Recentemente mi sono anche interessato allo studio dell’effetto di modulatori dell’attività catalitica delle anidrasi carboniche (AC) cerebrali nei processi mnemonici. A partire da uno studio seminale in cui abbiamo dimostrato che l'attivazione delle AC espresse nel sistema nervoso centrale, ma non quelle presenti in periferia, risulta in un effetto positivo sulla memoria di riconoscimento (Canto de Souza et al., Neuropharmacology 2017, Provensi et al., Eur J Med Chem 2022), ho coordinato degli studi che hanno rivelato per la prima volta il ruolo delle AC cerebrali sull'estinzione della memoria associata alla paura (Schmidt et al., PNAS 2020) e nella memoria di discriminazione sociale (Schmidt et al., Neuroscience, 2022; Provensi et al., Eur J Med Chem 2022).
Formazione Academica
Attività di Ricerca presso Istituti Italiani
Attività di Ricerca presso Istituti Esteri
Produzione Scientifica
La produzione scientifica del Dott. Provensi è testimoniata da 5 contributi in volumi (capitoli di libro), 56 pubblicazioni in estenso (5 Editoriali, 51 articoli) pubblicate su riviste con sistema di revisione tra pari. Alcuni lavori sono stati pubblicati su prestigiose riviste ad alto impatto quali: Cell Metabolism, Proceedings of The National Academy of Sciences USA (PNAS), Pharmacological Research, British Journal of Pharmacology, Journal of Mecicinal Chemistry. Inoltre, è autore di più di 115 contributi a incontri scientifici (17 comunicazioni orali e 98 poster) a livello nazionale e internazionale.
Attività Progettuale – Finanziamenti alla ricerca ricevuti tramite Bandi Competitivi
Responsabilità di Progetti di ricerca affidati da qualificate istituzioni private nazionali e internazionali
Attività di Valutatore Esterno per Agenzie di Finanziamento Alla Ricerca
Comunicazioni Orali a Incontri Scientifici Internazionali
Comunicazioni Orali a Incontri Scientifici Nazionali
Attività Seminariale su Invito presso Istituti Esteri
Membro della Commissione Organizzatrice di Congressi Nazionali ed Internazionali
Premi e Riconoscimenti per l’attività di ricerca
Attività Editoriale - Appartenenza a Comitati Editoriali di Riviste Scientifiche Internazionali
- 2021: Therapeutic Potential of Targeting the Oxytocinergic System. International Journal of Molecular Sciences
- 2022: New Challenges and Perspectives in Emotion Regulation and Processing, Frontiers in Behavioural Neuroscience
- 2022, Environmental Clues to Brain Disease, Frontiers in Aging Neuroscience
- 2023, Gut biodiversity and its influence in brain health, Frontiers in Neuroscience
- 2023, The Roles of Histamine and Its Receptor Ligands in Central Nervous System Disorders, International Journal of Molecular Sciences
- 2025, Small-Molecule Inhibitors for Novel Therapeutics, Pharmaceutics and Pharmaceuticals
Attività Editoriale - Attività di Referaggioper Riviste Scientifiche Internazionali
Il Dott. Provensi funge regolarmente da revisore di lavori inerenti la neurofarmacologia e alla farmacognosia per numerosi giornali quali: Biomolecules, Biomedicine, Brain Research Bulletin, Brazilian Journal of Pharmaceutical Sciences, British Journal of Pharmacology, Behavioural Brain Research, Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology, European Journal of Neuroscience, European Neuropsychopharmacology, Expert Opinion on Therapeutic Patents, Frontiers in Aging Neuroscience, Frontiers in Behavioural Neuroscience, Frontiers in Cellular Neuroscience, Frontiers in Endocrinology, Frontiers in Neural Circuits, Frontiers in Neuroscience, Frontiers in Pharmacology, Frontiers in Psychiatry, International Journal of Molecular Sciences, Journal of Affective Disorders, Journal of Neurochemistry, Journal of Pharmacy and Pharmacology, Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry, Neuropharmacology, Neuropsychopharmacology, Neuroscience, Nutrients, Oxidative Medicine and Cellular Longevity, Pharmaceutics, Pharmacological Research, Psychopharmacology
Attività Didattica a livello Universitario presso Istituti Italiani
Attività Didattica a livello Universitario presso Istituti Esteru
Attività di Tutoraggio presso Istituti Italiani
Complessivamente, il Dott. Provensi ha coordinato il lavoro di 39 laureandi nello svolgimento di tesi sperimentali e compilative per i corsi di Laurea Magistrale in Farmacia, Laurea Magistrale in Biotecnologie Mediche e Farmaceutiche e Laurea Triennale in Tecniche di Laboratorio Biomedico, figurando come relatore di 21 e correlatore di 18 tesi di laurea. Il Dott. Provensi ha inoltre supervisionato il l’attività di ricerca sperimentale di 4 dottorandi (2 studentesse del Dottorato in Area del Farmaco e Trattamenti Innovativi 2 studentesse provenienti da Scuole Internazionali) e attualmente è Tutore Scientifico di una tesi di dottorato.
Altri Compiti Istituzionali
Conseguimento dell’Abilitazione Scientifica Nazionale
Attualmente i miei principali interessi di ricerca sono:
i) lo studio del ruolo di specifici circuiti istaminergici in diverse funzioni cerebrali
In questa linea di studio impieghiamo l’approccio chemogenetico mirando a (i) determinare il ruolo della neurotransmissione istaminergica endogena e (ii) decostruire i circuiti istaminergici coinvolti nella modulazione di diverse funzioni cerebrali, quali la cognizione, il comportamento alimentare e le risposte allo stress. A tale scopo vengono utilizzati vettori virali anterogradi (AVV) e retrogradi (rAAV) portatori delle sequenze codificanti per i DREADDs eccitatori (hM3Dq) o inibitori (hM4Di, KORD) e transgenici Hdc-Cre, espimenti la recombinasi Cre sotto il controllo del promotore dell’istidina decarbossilasi (Hdc) consentendo la ricombinazione specifica nei neuroni istaminergici.
ii) la valutazione dell’effetto di composti multi-target in modelli di declino cognitivo fisiologico e patologico
Trattasi di una linea di ricerche multidisciplinare nell’ambito della chimica medicinale e della farmacologia in collaborazione con il gruppo di ricerca diretto dal Prof. Claudiu T. Supuran nella quale gli effetti di nuovi composti di sintesi, attivi su diversi bersagli enzimatici (anidrasi carboniche, acetilcolinesterasi, istone deacetilasi, monoaminossidasi) sono studiati in vivo in paradigmi comportamentali volti allo studio di diversi tipi di memorie (riconoscimento, spaziale, avversiva) e nelle differenti fasi del processo cognitivo (aquisizione, consolidamento, recupero, riconsolidamento ed estinzione) sia in situazione fisiologica che patologica (deficit mnemonici indotti da neuroinfiammazione e stress)
iii) lo studio del ruolo delle anidrasi carboniche cerebrali nella Malattia d’Alzheimer
L'obiettivo di questa linea di ricerca è fornire evidenze del coinvolgimento delle anidrasi carboniche in disturbi neurodegenerativi usando un duplice approccio: patogenetico e terapeutico. Pertanto, verranno determinati l’espressione e l’attività catalitica delle 15 isoforme delle AC (in aree cerebrali specifiche e a diversi time-points) di topi TgCRND8, un modello murino di amiloidosi. Per verificare se il meccanismo ipotizzato possa fornire nuovi bersagli terapeutici, sarà valutata l’efficacia del trattamento cronico con modulatori delle anidrasi carboniche già noti (per esempio l’acetazolamide) e nuovi composti sintetizzati dal gruppo di ricerca diretto dal Prof. Claudiu T. Supuran e finanziato nell’ambito del Tuscany Health Ecosystem (THE) con fondi del PNRR.
iv) l’investigazione del ruolo dei canali transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1) sulla flessibilità cognitiva
I recettori TRPA1 sono canali cationici non selettivi attivati da una vasta gamma di stimoli chimici esogeni ed endogeni e coinvolti in diverse funzioni fisiologiche centrali e periferiche. Nell’ambito di questo progetto verrà studiato il ruolo di questi canali sulla flessiblità cognitiva integrando approci metodologici e tecnologie up-to-date, quali: sovraespressoine e silenziamento genico in vivo utilizzando vettori virali, costruzione di mappe di attivazione neuronali dell’intero cervello combinando tecniche di chiarificazione di tessuto e microscopia a foglio di luce.
v) la valutazione dell’effetto di nuovi composti in modelli animali di ipertensione oculare.
Trattasi di studi realizzati nell’ambito di convenzioni con case farmaceutiche (Bioprojet-Biotech e Nicox Research Institute) in cui vengono valutati gli effetti di antagonisti dei recettori istaminergici H3 e di composti ibridi inibitori delle fosfodiesterasi 5-donatori di monossido di azoto (NO) o analoghi delle prostaglandine-donatori di NO in un modello di ipertensione oculare transiente e cronica o nel modello di ischemia/riperfusione dell’arteria oftalmica indotto da ripetute iniezioni di endotelina-1. Nella presente ricerca viene valutata l’azione di tali composti nel ridurre la pressione intraoculare (IOP), migliorare l’emodinamica dell’arteria oftalmica mediante analisi di EcoColor Doppler e la funzione retinica mediante analisi elettroretinografica e nella modulazione dell’espressoine di marcatori di stress ossidativo, infiammazione e apoptosi ex vivo.
vi) la valutazione dell’efficacia di estratti vegetali standardizzati in modelli animali di stress cronico.
Lo scopo di questo studio è stato quello di valutare l’efficacia del trattamento cronico con una miscela vegetale composta da estratti standardizzati ottenuti a partire da Zingiber officinale, Echinacea purpurea e Centella asiatica nel prevenire le alterazioni comportamentali e neurochimiche osservate in un modello murino di stress sociale cronico (social defeat), che consiste nell’esposizione giornaliera e ripetuta dell’animale sperimentale nel territorio di un conspecifico aggressivo. Le valutazioni sono eseguite sia a livello comportamentale (con particolare attenzione ai domini sociale, emotivo e cognitivo e le risposte a stimoli dolorosi) che a livello neurochimico (espressione di neurotrofine, markers di neuroinfiammazione e stress ossidativo).
Legenda
I obtained my degree in Pharmacy in 2004 from the Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Brazil) and, in 2007, a Master's degree in Pharmaceutical Sciences from the same institution. From the early stages of my academic career, I developed a strong interest in scientific research, engaging in activities in various laboratories and participating in projects focused on studying the chemical composition and biological activities of native plants from southern Brazil. During my Master's program, I was awarded a scholarship from the International Brain Research Organization, which allowed me to undertake an internship at the Institute of Biochemistry and Biophysics at the University of Buenos Aires, Argentina.
In 2010, I moved to Florence, where I pursued a Ph.D. in Pharmacology, Toxicology, and Innovative Therapies under the supervision of Prof. Patrizio Blandina, which I completed in 2014. Following my Ph.D., I continued my research activity within Prof. Blandina’s group as a postdoctoral researcher until 2019, when I secured a position as Ricercatore (RTD-A). Currently, I hold the position of Ricercatore (RTD-B) at the Department of Neurofarba, University of Florence.
Florence, a city emblematic of the Renaissance and the transition to modernity, also marked a turning point in my scientific career, broadening my research interests from phytochemistry and pharmacognosy to neuroscience and neuropharmacology. Over the past 15 years, I have participated in numerous projects aimed at understanding the role of histaminergic neurons in both physiological and pathological conditions. More recently, I have further expanded my research focus to investigate the role of carbonic anhydrases and the TRPA1 receptor in memory processes and neurodegenerative diseases.
Academic Training
Research Activities at Italian Institutions
Research Activities at Foreign Institutions
Scientific Production
Research Funding Received through Competitive Grants
National Interest Research Projects (PRIN 2022), Ministry of University and Research (MUR), Italy. Dr. Maria Morena, University of Rome “La Sapienza” (Coordinator), Prof. Erica Zamberletti, University of Insubria (Unit Leader), Gustavo Provensi (Unit Leader).
National Interest Research Projects (PRIN 2022), Ministry of University and Research (MUR), Italy. Prof. Benedetto Sacchetti, University of Turin (Coordinator), Gustavo Provensi (Unit Leader).
Research Funding Received from National and International Private Institutions
External Grant Reviewer for Research Funding Agencies
Oral Presentations at International Scientific Meetings
Oral Presentations at National Scientific Meetings
Invited Seminars at Foreign Institutions
Awards and Recognitions for Research Activity
Editorial Activities – Member of the Editorial Boards of International Scientific Journals
Guest Editor for the Following Special Issues:
Editorial Activity – Peer Review for International Scientific Journals
Member of the Organizing Committees of National and International Conferences
Didactic Activities at Italian Institutions
Supervisory and Mentorship Activities at Italian Institutions
Additionally, he has supervised the research activities of 4 PhD students (two from the PhD Program in Drug Sciences and Innovative Treatments and two from international institutions). He is currently Scientific co-supervisor of one PhD thesis.
Other Institutional Responsibilities
National Scientific Qualification
Current Research Interests
i) Investigation of the Role of Specific Histaminergic Circuits in Various Brain Functions
This research employs a chemogenetic approach aimed at: (i) determining the role of endogenous histaminergic neurotransmission and (ii) dissecting histaminergic circuits involved in the modulation of various brain functions, including cognition, feeding behavior, and stress responses. To achieve these objectives, we utilize anterograde (AVV) and retrograde (rAAV) viral vectors carrying sequences encoding excitatory (hM3Dq) or inhibitory (hM4Di, KORD) DREADDs. These are combined with transgenic Hdc-Cre mice expressing Cre recombinase under the control of the histidine decarboxylase (Hdc) promoter, enabling specific recombination in histaminergic neurons.
ii) Evaluation of the Effects of Multi-Target Compounds in Models of Physiological and Pathological Cognitive Decline
This multidisciplinary research, conducted in collaboration with the medicinal chemistry group led by Prof. Claudiu T. Supuran, explores the effects of novel synthetic compounds acting on multiple enzymatic targets (carbonic anhydrases, acetylcholinesterase, histone deacetylases, monoamine oxidases). These compounds are tested in vivo in behavioral paradigms designed to assess different types of memory (recognition, spatial, aversive) and various cognitive process phases (acquisition, consolidation, retrieval, reconsolidation, and extinction) under both physiological and pathological conditions (memory deficits induced by neuroinflammation and stress).
iii) Investigation of the Role of Brain Carbonic Anhydrases in Alzheimer’s Disease
This research aims to provide evidence of the involvement of carbonic anhydrases in neurodegenerative disorders through both pathogenetic and therapeutic approaches. The expression and catalytic activity of 15 carbonic anhydrase isoforms will be analyzed in specific brain regions at different time points in TgCRND8 mice, a murine model of amyloidosis. To determine whether this mechanism represents a potential therapeutic target, the efficacy of chronic treatment with known carbonic anhydrase modulators (e.g., acetazolamide) and newly synthesized compounds developed by Prof. Claudiu T. Supuran’s research group will be assessed. This project is funded under the Tuscany Health Ecosystem (THE) initiative through PNRR grants.
iv) Investigation of the Role of Transient Receptor Potential Ankyrin 1 (TRPA1) Channels in Cognitive Flexibility
TRPA1 receptors are non-selective cation channels activated by a wide range of endogenous and exogenous chemical stimuli and involved in various central and peripheral physiological functions. This project aims to study the role of TRPA1 channels in cognitive flexibility by integrating cutting-edge methodological approaches and technologies, including in vivo gene overexpression and silencing using viral vectors, whole-brain neuronal activation mapping through tissue-clearing techniques, and light-sheet microscopy.
v) Evaluation of the Effects of Novel Compounds in Animal Models of Ocular Hypertension
These studies are carried out in collaboration with pharmaceutical companies (Bioprojet-Biotech and Nicox Research Institute) and focus on evaluating the effects of histamine H3 receptor antagonists and hybrid compounds combining phosphodiesterase 5 inhibitors with nitric oxide (NO) donors or prostaglandin analogs with NO-donating properties. These compounds are tested in models of transient and chronic ocular hypertension and in an ischemia/reperfusion model of the ophthalmic artery induced by repeated endothelin-1 injections. The study assesses their ability to lower intraocular pressure (IOP), improve ophthalmic artery hemodynamics via EcoColor Doppler analysis, enhance retinal function through electroretinographic assessment, and modulate the expression of oxidative stress, inflammation, and apoptosis markers ex vivo.
vi) Evaluation of the Efficacy of Standardized Plant Extracts in Animal Models of Chronic Stress
This study aims to assess the efficacy of chronic treatment with a plant-based mixture composed of standardized extracts from Zingiber officinale, Echinacea purpurea, and Centella asiatica in preventing behavioral and neurochemical alterations observed in a murine model of chronic social stress (social defeat). This model involves repeated daily exposure of the test animal to an aggressive conspecific’s territory. The evaluation includes both behavioral analyses (focusing on social, emotional, and cognitive domains as well as responses to painful stimuli) and neurochemical assessments (examining neurotrophin expression, neuroinflammation, and oxidative stress markers).
