Impacto del estrés oxidativo y la disfunción mitocondrial en la homeostasis energética en adrenoleucodistrofia: implicaciones terapéuticas
- Autores: Jorge Galino Barrés
- Directores de la Tesis: Aurora Pujol Onofre (dir. tes.), Isidro Ferrer Abizanda (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2011
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Marta Giralt i Oms (presid.), Maria Isabel Fabregat Romero (secret.), Albert Morales Muñoz (voc.)
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- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
INTRODUCCIÓN: La adrenoleucodistrofia (X-ALD) es una enfermedad rara, letal e incurable caracterizada por desmielinización central y/o degeneración axonal en médula espinal, causada por pérdida de función del transportador peroxisomal ABCD1. Como consecuencia, los ácidos grasos de cadena muy larga (AGCML) se acumulan en cerebro y plasma, siendo patognomónicos de la enfermedad.
RESULTADOS: El análisis del modelo murino de X-ALD, KO Abcd1, que sufre degeneración axonal tardía, mediante GC/MS ha revelado daño oxidativo muy precoz, a los tres meses de edad, cuando la patología no aparece hasta los veinte meses, sugiriendo que contribuye al desarrollo de la cascada patogénica de la enfermedad. Por otra parte, el sistema antioxidante de la célula formado por los enzimas superóxido dismutasas (SOD1, SOD2) y glutatión peroxidasa GPX1 se encuentra alterado tanto en el modelo de ratón como en el modelo ex vivo de organotípicos de médula espinal (OSCSC). Mediante el cultivo OSCSC, hemos demostrado que los AGCML son los responsables del estrés oxidativo ya que la sobrecarga de ácido hexacosanoico (C26:0) en el medio activa enzimas antioxidantes como GPX1 y catalasa. Mediante técnicas de proteómica redox, en médula espinal del modelo murino, hemos observado oxidación específica de aldolasa (ALDOA), fosfoglicerato quinasa (PGK1), piruvato quinasa (PKM2), aconitasa (ACO2) y dihidrolipoil deshidrogenasa (DLD), todas ellas pertenecientes al metabolismo energético celular, sugiriendo una posible disfunción energética en la médula espinal del ratón Abcd1-. Hemos caracterizado la disfunción metabólica observando disminución: en la actividad de piruvato quinasa, en los niveles de ATP y NADH y GSH y un aumento de NADPH. Al tratar el ratón con una combinación de los antioxidantes N-acetil-cisteína y ácido ¿-lipóico observamos que se previene la oxidación proteica, se preservan los niveles de NADH, NADPH, ATP y GSH y se normaliza la actividad de la piruvato quinasa. Estos resultados demuestran que el estrés oxidativo provocado por el acúmulo de AGCML da lugar a una disfunción bioenergética. Asimismo, hemos demostrado que este cóctel de antioxidantes y otro que incorpora además ¿-tocopherol, análogo de vitamina E, interrumpen la degeneración axonal y el fallo locomotor en el ratón Abcd1-.
Por otro lado hemos observado una depleción mitocondrial del 30% en médula espinal del ratón Abcd1- y en sustancia blanca afectada de cerebro de pacientes X-ALD mediante: i) cuantificación de los niveles proteicos de los complejos de la cadena respiratoria, ii) cuantificación de los niveles proteicos de porina VDAC y iii) cuantificación de los niveles de ADN mitocondrial (ratio ADNmt/ADNn). Esta depleción es concomitante con una disminución de los factores transcripcionales implicados en su biogénesis, SIRT1, PGC1-¿, NRF-1, TFAM, TFB1M y TFB2M, sugiriendo un defecto de la biogénesis mitocondrial en X-ALD. El tratamiento de ratones Abcd1- con resveratrol (potente activador de SIRT1), corrige: la actividad y los niveles de SIRT1 y los niveles de PGC1-¿ y de sus dianas TFAM, TFB1, TFB2. Por otra parte, el tratamiento normaliza: la biogénesis mitocondrial a nivel de ADN (ANDmt/ANDn) y de proteína y el fallo energético (niveles de NADH y ATP); sin mejorar los marcadores de daño oxidativo.
CONCLUSIONES: Mediante estos resultados demostramos que la pérdida de ABCD1 provoca alteraciones en la homeostasis energética debido al estrés oxidativo y a la disfunción mitocondrial en un círculo vicioso, que desembocan en daño axonal en el modelo de ratón KO para Abcd1. El tratamiento con antioxidantes previene el estrés oxidativo, el fallo energético y la degeneración axonal. Por otra parte el resveratrol corrige la depleción mitocondrial la homeostasis energética y la degeneración axonal. Por lo tanto, preservar la función bioenergética (niveles de ATP y de NADH y actividad piruvato quinasa) es esencial para conservar la integridad y la función axonal en el modelo de ratón X-ALD
