Enfermedad de charcot-marie-tooth asociada a gdap1: alteraciones en nocicepción y señalización por calcio
- Autores: Paula Martínez Valero
- Directores de la Tesis: Jorgina Satrústegui Gil-Delgado (dir. tes.), Carolina Laura Roza Fernández de Caleya (codir. tes.), Laura Contreras Balsa (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Carmen Aragón Rueda (presid.), María Morán Bermejo (secret.), Francesc Palau Martínez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias Moleculares por la Universidad Autónoma de Madrid
- Materias:
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- Resumen
La enfermedad de Charcot-Marie-Tooth (CMT) es el desorden neurológico hereditario más común. Afecta predominantemente al sistema nervioso periférico. Las mutaciones en el gen de la proteína 1 asociada a la diferenciación inducida por gangliósidos (GDAP1) causan diferentes formas de CMT. La deficiencia en GDAP1 en varias líneas celulares causa una reducción en la entrada de Ca2+ a través de un mecanismo conocido como entrada de calcio operada por depósito (SOCE) debido a una mala localización de las mitocondrias cercanas, lo que a su vez afecta a la respiración mitocondrial.
Los estudios sobre sensibilidad en ratones deficientes en GDAP1 mostraron una reducción en la sensibilidad nociceptiva no asociada a alteraciones motoras. Este defecto no está causado por cambios en las terminales nerviosas libres cutáneas, pero las aferencias primarias nociceptivas registradas electrofisiológicamente muestran un umbral más alto a los estímulos mecánicos en estos animales.
Los estudios en cultivos primarios de neuronas de ganglios de raíz dorsal (DRG), muestran que tanto la señalización por calcio como la liberación de neurotransmisores evocadas por capsaicina (que activa específicamente nociceptores) están aumentadas en ratones Gdap1-KO. El contenido de Ca2+ del RE y la actividad SOCE están disminuidas en las neuronas DRGs Gdap1-KO. Esto se acompaña de un aumento de la actividad de los canales de Ca2+ dependientes de voltaje (VGCCs) tras la activación del SOCE, e inhibidores específicos del SOCE (que inhiben la salida de Ca2+ de RE) reproducen la deficiencia en GDAP1. Por tanto, una menor movilización de los sensores de Ca2+ del RE (STIM1/2) hacia la membrana plasmática causaría un doble efecto: menor actividad SOCE y menor inhibición de los VGCCs. Es interesante que la disminución en la actividad SOCE reduce las señales de calcio mitocondriales, en particular en las neuritas.
Las señales de Ca2+ debidas al SOCE y a la liberación de Ca2+ del RE estimulan la respiración mitocondrial. Nuestros resultados muestran que los DRGs en ratones Gdap1-KO poseen menor potencial de membrana mitocondrial basal y menor estimulación de la respiración evocada por estímulos nociceptivos.
La alteración en la homeostasis del calcio causa la apertura del poro de transición de permeabilidad mitocondrial (mPTP). El PTP provoca disfunción mitocondrial y, en consecuencia, muerte celular. Desarrollamos un sistema experimental para detectar alteraciones en el PTP en fibroblastos aislados de pacientes de enfermedades mitocondriales así como en fibroblastos embrionarios de ratón. Observamos que con este protocolo podemos detectar con éxito un estado de susceptibilidad al PTP o estado “PTP prone” en sistemas celulares en los que hay descritas alteraciones en el PTP, como MEFs SCaMC3-KO y ADCK2-HT. Además los MEFs procedentes de ratones Gdap1-KO son más susceptibles a una apertura temprana del PTP, con la consecuente muerte celular. Aunque el ratón doble KO (SCaMC-3 y Gdap1) no desarrolla mayores déficits motores ni sensitivos que el Gdap1-KO, la sobreexpresión de SCaMC-3 o de otros mecanismos protectores frente al PTP podrían mejorar el fenotipo del ratón.
Las neuronas Gdap1-KO podrían presentar una deficiencia energética durante su respuesta a agentes movilizadores del Ca2+ del RE así como a otras señales de Ca2+, comprometiendo su función y la correcta transmisión sináptica. Además, nuestros resultados indican que las deficiencias en la homeostasis del Ca2+ y bioenergéticas y la alteración en la apertura del PTP podrían contribuir al déficit en el sistema nociceptivo observado en los ratones Gdap1-KO.
