Study of the mtor pathway in neurodegenerative diseases: from synapses to genes
- Autores: Nuria Martin Flores
- Directores de la Tesis: Cristina Malagelada Grau (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2018
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jaime Kulisevsky (presid.), Eulàlia Martí (secret.), Andrés Ozaita Mintegui (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biomedicina por la Universidad de Barcelona
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
Las enfermad de Huntington (EH) y la enfermedad de Parkinson (EP) son enfermedades neurodegenerativas devastadoras que progresan con la muerte de subpoblaciones neuronales selectivas para cada una de ellas. Como modulador de numerosos procesos celulares, la vía de señalización mTOR (del inglés, mechanistic target of rapamycin) debe ser regulada de forma precisa para mantener la supervivencia neuronal y la plasticidad sináptica. Una de las proteínas que modula esta cascada de señalización es RTP801. RTP801 se induce en respuesta a múltiples estreses celulares y su aumento desencadena la muerte neuronal mediante la regulación negativa de la vía mTOR/Akt. La proteína RTP801 se encuentra aumentada en la EP y su implicación en la muerte neuronal a esta enfermedad ha sido ampliamente estudiada. Sin embargo, la participación de RTP801 en la patogénesis de EH no ha sido nunca explorada. Por lo tanto, identificar a RTP801 como una posible nueva diana terapéutica en la EH sería altamente valioso para diseñar nuevas terapias farmacológicas que bloqueen, o al menos retrasen, la neurodegeneración y los cambios de plasticidad sináptica asociados a ella.
Nuestros resultados demuestran que que la sobreexpresión del fragmento N-terminal de la huntingtina mutada (mhtt) aumenta los niveles de RTP801 alargando la vida media de la proteína e induciendo su expresión génica. De manera importante, el bloqueo de la expresión de RTP801 previene la muerte celular inducida por mhtt en modelos celulares de la EH. Sin embargo, los niveles estriatales de RTP801 en los modelos murinos HdhQ7/Q111 y R6/1 de la enfermedad no se ven alterados. Es importante destacar que RTP801 está incrementada en putamen, núcleo caudado y cerebelo de cerebros postmortem de pacientes de la EH. Además, RTP801 se encuentra aumentada en la fracción sináptica derivada del estriado de los modelos animales anteriormete citados así como en el putamen de estos pacientes. Este aumento de RTP801 contribuye a alterar la plasticidad sináptica de la vía corticoestriatal que modula el aprendizaje motor. De forma destacable, el silenciamiento de los niveles estriatales de RTP801 en el modelo animal R6/1 recuperan las habilidades de aprendizaje motor. Estos resultados señalan que RTP801 actúa como mediador en la toxicidad inducida por la mhtt. Recientemente, las vesículas extracelulares de tipo exosomas han surgido como un mecanismo clave para mantener el soporte trófico entre neuronas y, además, como vehículo para eliminar proteínas tóxicas de las células. Como proteína aumentada en procesos de estrés celular, la propagación de RTP801 mediante exosomas permitiría la difusión de neurona a neurona de su toxicidad a través de la modulación de la vía de mTOR/Akt. Por ello, identificar la posible propagación de RTP801 y de su función a través de exosomas nos ayudaría a entender el progreso patogénico de las enfermedades neurodegenerativas, como EH y EP.
Nuestros experimentos muestran que tanto RTP801 ectópico como endógeno se encuentran contenidos en exosomas derivados de las células HEK293. En cultivos primarios corticales de rata, RTP801 incrementa sus niveles ante la exposición a la neurotoxina 6-OHDA (del inglés, 6-hydroxydopamine) pero no a la despolarización neuronal. En consecuencia, la toxina 6-OHDA, pero no la despolarización, induce el cargo de RTP801 en los exosomas liberados por neuronas corticales. Además, demostramos que los exosomas tienen un papel protector promoviendo la activación de tanto el complejo 1 como 2 de mTOR, pero esta acción se ve contrarestada por la presencia de RTP801 en las vesículas. De forma importante, el silenciamiento de RTP801 en las células productoras de exosomas permite recuperar parcialmente el efecto trófico sobre la vía.
Es importante destacar que las funciones proteicas alteradas de la vía de mTOR son un sello común en muchas enfermedades neurodegenerativas. Sin embargo se conoce poco sobre la contribución genética de las variantes de SNPs (del inglés, single nucleotide polymorphisms) que pertenecen a la vía de mTOR. En este sentido, nos centraremos en la EP idiopática como un trastorno multifactorial para estudiar la asociación de SNPs en genes que codifican por proteínas de la vía de mTOR con el riesgo de sufrir la EP y la variabilidad interindividual en la respuesta al tratamiento farmacológico con levodopa, el cual induce una forma aberrante de plasticidad.
Los datos obtenidos indican que las variantes genéticas en los componentes proteícos de la vía de mTOR modulan la susceptibilidad a la EP y la respuesta al tratamiento con levodopa.
En conjunto, nuestros hallazgos indican que la desregulación de la via de señalización mTOR desempeña un importante papel en la patogénesis asociada a la EP y la EH y su regulación es crucial para mantener una función y viabilidad neuronal adecuada.
