Mecanismos intracelulares de supervivencia y muerte neuronal en modelos excitotóxicos y transgénicos de la enfermedad de Huntington.

Zusammenfassung

El objetivo de esta tesis ha sido el de determinar los diferentes mecanismos intracelulares de muerte neuronal así como en su posible modulación mediante factores tróficos. Estos estudios se han realizado en el núcleo estriado, zona que degenera en la enfermedad de Huntington, con el propósito de identificar nuevas dianas sobre las que actuar para detener la neurodegeneración específica y desarrollar nuevos tratamientos neuroprotectores para la enfermedad. Comenzamos el trabajo con el estudio de las vías intracelulares que median los efectos biológicos del GDNF sobre las neuronas estriatales, estudio para el que se emplearon cultivos primarios de neuronas estriatales. Seguidamente, nos centramos en el estudio de mecanismos de muerte y supervivencia in vivo, y más concretamente en la regulación de las proteínas de la familia de Bcl-2 en el núcleo estriado analizando tres paradigmas diferentes: (1) El desarrollo postnatal; (2) un modelo excitotóxico de la enfermedad de Huntington donde se produce una lesión estriatal aguda; y (3) un modelo transgénico de la enfermedad donde se produce una degeneración estriatal paulatina. En un trabajo previo de nuestro grupo se describió un papel esencial de la proteína Bax en el proceso apoptótico de las neuronas estriatales activado por la inyección de agonistas de los receptores de glutamato, por lo que nos interesamos en estudiar específicamente a esta proteína pro-apoptótica, y comenzamos por analizar su participación en el proceso apoptótico utilizando un animal KO para la proteína. Finalmente, la escasa muerte neuronal que se produce en el modelo transgénico, nos condujo a estudiar la activación de la vía de supervivencia AKT en respuesta a la toxicidad inducida por la expresión de htt mutada, y su posible participación en la compensación de las vías de muerte neuronal. En esta tesis se ha determinado la importancia del GDNF en la modulación de la arborización de las neuronas estriatales, describiendo además los precisos mecanismos intracelulares que median estos efectos. Además se han descrito la participación de las diferentes proteínas de la familia de Bcl-2 en diferentes paradigmas, desde el desarrollo postnatal, a modelos de enfermedad de Huntington agudos y crónicos. Con estos estudios se ha demostrado la participación esencial de la proteína pro-apoptótica multidominio Bax en la muerte de las neuronas estriatales, además de una relación directa de la expresión de formas mutadas de la proteína huntingtina con la regulación de las miembros pro-apoptóticos de la subfamilia solo-BH3, observándose que el gran incremento y localización mitocondrial de estas proteínas influye en la disfunción neuronal descrita durante el desarrollo de la enfermedad. Fruto de estos analísis se propone a la proteína pro-apoptótica Bim como sensor frente a un amplio rango de estímulos nocivos dentro del núcleo estriado, subrayando la gran importancia de su regulación en las primeras etapas de los procesos de muerte, y además, señalando que los incrementos de esta proteína podrían reflejar en parte un soporte molecular al adelanto de las alteraciones motoras descritas en los modelos de Huntington tras la reducción de los niveles de BDNF. Por último, se ha demostrado que diferentes modelos de enfermedad de Huntington que expresan el exon 1 de la proteína huntingtina mutada mantienen una elevada actividad de la quinasa AKT que mantiene su naturaleza anti-apoptótica hasta las etapas más avanzadas de la enfermedad. Se postula que la subsistencia de esta actividad permitiría que las neuronas estriatales pudieran sobrevivir durante un largo tiempo con la expresión de la htt mutada. Estos datos subrayan la relevancia de la vía anti-apoptótica durante la progresión de la enfermedad, y apoyan la importancia de mantener unos niveles elevados de AKT fosforilada y su uso en terapias combinadas como un medio efectivo de retrasar la pérdida irreversible de las neuronas estriatales.