Resumen de Role of proteases implicated in the lysosomal pathway on APP processing in a cellular model of neurodegeneration
La enfermedad de Alzheimer (EA) es la causa más común de demencia y se caracteriza por un masivo daño neuronal que conduce a la atrofia cerebral y a la pérdida de funciones cognitivas. En la gran mayoría de los casos (˃95%), la EA constituye una enfermedad compleja cuya causa y mecanismos moleculares aún se desconocen. Entre los factores de riesgo ambientales, el estrés oxidativo (EO) asociado al envejecimiento desempeña un papel clave en el desarrollo de la enfermedad. Otro factor son las infecciones cerebrales, y en particular la infección por el virus herpes simplex 1 (HSV-1). Nuestro grupo trabaja con ambos factores para simular la forma esporádica de la EA in vitro.
La EA se caracteriza por la acumulación de placas seniles, que están compuestas predominantemente por péptido β-amiloide. Se han caracterizado en detalle dos vías de procesamiento proteolítico: amiloidogénica y no amiloidogénica (actualmente denominadas vías canónicas) que promueven o previenen la generación del péptido β-amiloide a partir de su precursor APP, actuando de una manera coordinada y competitiva. Estudios recientes describen vías adicionales de procesamiento proteolítico del APP (vías no canónicas) que parecen ser, al menos en parte, ejecutadas por enzimas de la vía lisosomal (cisteín proteasas, metaloproteinasas), y generan fragmentos proteolíticos capaces de inhibir la actividad neuronal en el hipocampo. Basándonos en datos de nuestro modelo experimental que demuestran que el EO altera la vía de degradación lisosomal y el procesamiento/metabolismo de APP, postulamos que estas vías no canónicas de procesamiento proteolítico la APP podrían, igual que ocurre con las canónicas, estar alteradas en el envejecimiento inducido por EO y ser parte de los mecanismos de neurodegeneración del modelo. Así, las proteasas de la vía lisosomal moduladas por EO y capaces de actuar como APP secretasas, serían potenciales dianas para inhibir la neurodegeneración.
El objetivo del presente estudio era la identificación de proteasas que formaran parte del procesamiento no canónico de APP y estuvieran relacionados con la función lisosomal. Tras un estudio de microarrays de expresión de genoma humano completo del modelo celular, seleccionamos dos proteínas, Catepsina B (CTSB) y Metaloproteinasa de matriz 14 (MMP-14), y estudiamos su papel en los cambios producidos en la proteolisis de APP y en la función lisosomal inducidos por de EO y HSV-1. Para ello, utilizamos inhibidores farmacológicos y generamos líneas celulares del neuroblastoma humano SK-N-MC con CTSB y MMP-14 silenciadas. Los resultados indicaron que, en células sometidas a EO, CTSB participa en la acumulación de APP y de un péptido de 56 kDa probablemente correspondiente a formas oligoméricas de Aβ, mientras que MMP-14 media la acumulación de un fragmento de APP de 85 kDa. Además, ambas proteasas modifican los niveles de marcadores lisosomales inducidas por EO. El virus HSV-1 afecta la proteolisis de APP, aumenta los niveles d eoligómeroa amiloides cuando se combina con la inhibición de CTSB, y disminuye los niveles de APP. Además, observamos que la deficiencia de MMP-14 inhibía significativamente la infección. Además, generamos neuronas y progenitores neurales derivados de iPSCs de pacientes con Alzheimer esporádico portadores de la variación R47H en TREM2, en los que se analizó el papel de estas proteasas en el procesamiento de APP y en la disfunción lisosomal inducidas por EO, cuyos resultados confirmaron los previamente descritos en el modelo de neuroblastoma.
