Genética del autismo: caenorhabditis elegans como modelo experimental en el estudio de la función sináptica neuronal
- Autores: Fernando Calahorro Nuñez
- Directores de la Tesis: Manuel Ruiz Rubio (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2011
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Ángeles Alonso Moraga (presid.), Encarnación Alejandre Durán (secret.), Julian Ceron Madrigal (voc.), Antonio Miranda Vizuete (voc.), Francisco Gómez Scholl (voc.)
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- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
Los trastornos del espectro autista son de etiología desconocida. Los datos epidemiológicos comparando gemelos monocigóticos y dicigóticos demuestran que tienen un origen predominantemente genético. Diversos resultados experimentales indican que en un número significativo de casos, estos trastornos se originan por alteraciones en la sinapsis neuronal.
En esta tesis se han realizado dos aproximaciones experimentales diferentes. En la primera se analizaron polimorfismos de genes implicados en el metabolismo de neurotransmisores y la asociación de éstos con el autismo, en una muestra homogénea de pacientes diagnosticados con el trastorno. Los resultados mostraron asociación significativa del autismo con el alelo 5HTTLPR-S del promotor del gen SLC6A4, que causa una menor expresión del trasportador de serotonina. Además este mismo alelo se transmitía de forma preferencial por parte de la línea materna, lo que indicaría que el genotipo materno asociado con una disminución de la recaptación de la serotonina, podría originar unas condiciones desfavorables para el desarrollo del sistema nervioso en el feto.
El comportamiento es un fenotipo que se origina como consecuencia de la interacción de los factores ambientales y genéticos sobre el sistema nervioso. En esta tesis y como una segunda aproximación experimental, se decidió utilizar el nematodo Caenorhabditis elegans, una especie que presenta muchas ventajas por su extraordinaria simplicidad para el estudio del sistema nervioso, ya que el hermafrodita adulto posee 302 neuronas y 56 células gliales de un total de 959 células somáticas. La hipótesis de partida es que la utilización de este organismo permitiría establecer un modelo donde se podrían analizar mecanismos neurobiológicos básicos implicados en el autismo. Así se caracterizó el efecto de mutaciones en genes de C. elegans ortólogos de genes humanos implicados en autismo. En concreto se estudiaron los genes nrx-1 y nlg-1 que codifican las proteínas de adhesión neuronal neurexina y neuroliguina. En primer lugar se analizaron los patrones de comportamiento de mutantes simples y dobles por deleción en estos genes, observando alteraciones en el ciclo de defecación, la respuesta mecanosensorial, la capacidad de exploración, la tasa de movimiento y la capacidad de respuesta a un choque osmótico, así como en la sensibilidad a un inhibidor de la acetilcolinesterasa, un agonista colinérgico y un antagonista de GABA. En segundo lugar se estudiaron los patrones de expresión de ambos genes en estirpes transgénicas de C. elegans obtenidas por la fusión de los promotores de nrx-1 y nlg-1 con la proteínas GFP y/o mCherry; pudiéndose concluir que ambos genes se expresan casi exclusivamente en el sistema nervioso del nematodo e identificándose la expresión de los mismos en neuronas específicas del cordón nervioso ventral y en cuerpos neuronales localizados en los ganglios de la cabeza. Por último, y quizás el resultado más prometedor de este trabajo, ha sido el rescate funcional de mutantes de C. elegans deficientes en el gen nlg-1, con el cDNA del gen NLGN1 humano y Nlgn1 de rata. Los animales knockout en el gen nlg-1 y transgénicos portando el cDNA tanto de humanos como murino, recuperaban de manera significativa el comportamiento del nematodo silvestre en la respuesta al estrés osmótico. De gran interés es el hecho que los cDNAs con las mutaciones Asp396X descrita en autismo eran incapaces de rescatar el fenotipo silvestre.
Los resultados obtenidos en este trabajo permiten concluir que la utilización de C. elegans como organismo modelo en el estudio del autismo es una alternativa prometedora, porque permite crear un escenario experimental que facilita el estudio genético de algunos de los componentes sinápticos implicados en este trastorno.
