Identificació de gens i molècules reguladores associades al pronòstic funcional de l'ictus
- Autores: Aina Medina Dols
- Directores de la Tesis: Cristòfol Vives Bauzà (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de les Illes Balears ( España ) en 2022
- Idioma: catalán
- Tribunal Calificador de la Tesis: Ana María Planas Obradors (presid.), Regina Alemany Alonso (secret.), Israel Fernández Cadenas (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Neurociencias por la Universidad de las Illes Balears
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
- español
El ictus isquémico (IS) es la mayor causa de discapacidad y dependencia en España, aunque todavía no existe ninguna herramienta o fármaco para prevenirla. Para regenerar la zona dañada es necesaria la activación de procesos como la angiogénesis, la neurogénesis o la neuritogénesis, los cuales se activan e inhiben debido a la actuación de determinados genes.
Por una parte, a través de estudios de asociación genética se identificó PATJ como el primer gen asociado a la recuperación funcional después del IS, el cual codifica una proteína de estructura del complejo Crumbs encargada de regular el proceso de polaridad de las células endoteliales a través del reclutamiento y el mantenimiento de las proteínas oclusivas que se encuentran en la cara apical de la célula. A lo largo del primer objetivo de la Tesis se ha estudiado el papel de PATJ en el proceso de prognosis del IS mediante estudios de expresión llevados a cabo en sangre de pacientes y en un modelo de ratón con oclusión de la arteria cerebral media. Además, con la finalidad de identificar genes o vías de señalización controladas directa o indirectamente por este gen se generaron, gracias a la infección con partículas lentivirales, líneas celulares humanas de endotelio cerebral vascular (hCMEC/D3) que sobre expresaban o infra expresaban PATJ. Estos estudios nos permitieron demostrar que después del ictus se produce una infra expresión de PATJ beneficiosa para la recuperación de la lesión al promover una reprogramación génica compatible con la activación de la angiogénesis.
Por otra parte, unos importantes reguladores de los genes implicados en los procesos y vías regeneradoras de la zona isquémica son los microARNs (miRNAs), por lo que el segundo objetivo de la Tesis fue la identificación de los miRNAs que están relacionados con la recuperación funcional del IS y la determinación de si estos pueden ser considerados como biomarcadores y/o dianas terapéuticas. Para desarrollar este segundo objetivo, se recogieron muestras de sangre de los pacientes a los 10 días y a los 3 meses después del IS, se clasificaron según la escala de Rankin modificada (mRS) y se analizaron sus perfiles de expresión mediante un microarray en el que se compararon los pacientes con una buena recuperación funcional (mRS 0-2) respecto a aquellos que a los tres meses evidenciaron discapacidad (mRS 3-5). En total se obtuvieron 11 miRNAs diferencialmente expresados, encontrándose el miR- 1275, el miR-941 y el miR-3609 dentro de los más significativos, y siendo validados mediante estudios funcionales basados en experimentos de pérdida y ganancia de su función. Para estos análisis, se utilizaron moléculas sintéticas análogas (MIMIC) o complementarias (INHIBIDOR) al miRNA endógeno en las células hCMEC/D3, para así encontrar sus potenciales genes dianas y determinar su relación con el IS. Finalmente, podemos concluir que estos tres miRNAs son reguladores clave de procesos regenerativos post-isquémicos relacionados con la regulación y la proliferación celulares, la hematopoyesis o la angiogénesis.
- English
Ischemic stroke (IS) is the leading cause of disability and dependency in Spain but there is no reliable prognostic tool or drug to prevent it. To recover the ischemic region is necessary the activation of the angiogenesis, neurogenesis or neuritogenesis, among others, and those are activated or inhibited by the action of certain genes.
On the one hand, through genome wide association studies we have recently identified PATJ as the first described gene associated to functional outcome after IS. This gene encodes a scaffold protein of the Crumbs complex, PATJ, able to regulate tight junction formation and cell polarity maintenance. In the first objective of the Thesis we have studied the PATJ protein role in IS prognosis through expression studies carried out in patient’s blood and in a murine model with the middle cerebral artery occlusion. Furthermore, human vascular brain endothelial cells (hCMEC/D3) with a PATJ up and down-regulation were generated by the infection of lentiviral particles to identify genes and signaling pathways directly or indirectly modulated by this gene. This studies allowed us to demonstrate that PATJ is under-expressed after IS, which is beneficial for injury recovery by promoting gene reprogramming to activate angiogenesis.
On the other hand, microRNAs (miRNA) are one of the key regulators of the genes and biological processes to promote the regeneration of the ischemic area after IS. Therefore, the second objective of this Thesis has been the identification of the miRNAs related to functional outcome after IS and determine their potential as biomarkers and/or therapeutically targets. Blood samples from patients with IS of undetermined etiology were collected at 10 days and three months after stroke. Patients were classified depending on their functional outcome at 3 months post stroke, according to the modified Rankin Scale (mRS), being patients with a good recovery (mRS 0-2) and patients with dependency (mRS 3-5). MiRNA expression profiles were compared between these two groups by a microarray. We obtained a total of 11 miRNAs differentially expressed. Three of the most significant miRNAs were miR-1275, miR-941 and miR-3609, which were validated by functional gain- and-loss assays in hCMEC/D3 cells through the introduction of endogenous microRNA analogue synthetic molecules (MIMIC) and complementary molecules (INHIBITOR) to find out their potential targets to regenerate the ischemic area. All the studies allowed us to demonstrate that these three miRNAs are key regulators of post-ischemic regenerative processes as cell regulation and proliferation, hematopoiesis or angiogenesis.
- català
L’ictus isquèmic (IS) és la major causa de discapacitat i dependència a Espanya, però avui en dia encara no es disposa de cap eina pronòstica o fàrmac per a prevenir-la. Per a regenerar la zona danyada és necessària l’activació de processos com la angiogènesis, la neurogènesi o la neuritogènesis, els quals s’activen e inhibeixen per l’actuació de determinats gens.
Per una part, a través d’estudis d’associació genètica es va identificar PATJ com el primer gen associat a la recuperació funcional després de l’IS, el qual codifica per una proteïna de bastida del complex Crumbs que s’encarrega de regular el procés de polaritat de les cèl·lules endotelials a través del reclutament i manteniment de les proteïnes oclusives a la cara apical de la cèl·lula. El primer objectiu de la Tesi va consistir en l’estudi del paper de PATJ en la prognosis de l'IS mitjançant estudis d'expressió en sang de pacients i en el model murí amb l’oclusió de l’artèria cerebral mitja. A més a més, amb la finalitat d'identificar gens i vies de senyalització controlades directa e indirectament per aquest gen, es van generar línies cel·lulars d’endoteli vascular cerebral humà (hCMEC/D3) que sobre-expressaven o infra-expressaven PATJ a través de la infecció amb partícules lentivirals. Tots aquests estudis ens van permetre demostrar que després de l’IS hi ha una infra-expressió de PATJ que és beneficiosa per a la recuperació de la lesió isquèmica al induir una reprogramació gènica compatible amb l'activació de la angiogènesis.
Per altra banda, uns importants reguladors dels gens implicats en les vies regeneradores de la zona isquèmica són els microARNs (miRNAs), per el que el segon objectiu de la Tesi va consistir en la identificació dels que estan relacionats amb la recuperació funcional de l’IS i la determinació de si aquests poden ser utilitzats com a biomarcadors i/o com a dianes terapèutiques. Per a desenvolupar aquest objectiu, es recolliren mostres de sang perifèrica de pacients als 10 dies i als 3 mesos després de l’IS, es classificaren segons l’escala de Rankin modificada (mRS) i s’analitzaren els perfils d'expressió dels miRNAs mitjançant un microarray en el que es van comparar els pacients amb bona recuperació funcional (mRS 0-2) amb aquells que als tres mesos de l'IS evidenciaren discapacitat (mRS 3-5). 11 microARNs varen ser diferencialment expressats, trobant-se el miR-1275, miR-941 i miR-3609 dintre dels més significatius, i essent validats amb estudis funcionals basats en experiments de pèrdua i guany de la funció. Per a aquests anàlisis, es van emprar molècules sintètiques anàlogues (MIMIC) o complementàries (INHIBIDOR) al miRNA endogen en les cèl·lules hCMEC/D3, per a trobar els seus possibles gens diana i determinar la seva relació amb el pronòstic funcional de l'IS. Finalment, es pot concloure que el miR-1275, miR-941 i miR-3609 són uns reguladors clau de processos post-isquèmics relacionats amb la regulació de la proliferació i diferenciació cel·lulars, hematopoesis o angiogènesis.
- español
