Papel de las fosfatasas STEP y PTEN en el balance entre la señalización sináptica y extrasináptica de los receptores NMDA en el hipocampo en un modelo murino de trauma cerebral moderado : papel del daño oxidativo.
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2020
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Abstract
El daño neuronal provocado por lesiones cerebrales, envejecimiento o diversas
enfermedades neurodegenerativas, tiene entre alguno de sus factores comunes la falla
sináptica y el estrés oxidativo. El principal tipo de sinapsis afectada en este conjunto de
patologías es la sinapsis glutamatérgica. Uno de los componentes principales de la
transmisión glutamatérgica son los receptores de N-metil-D-aspartato (NMDARs). De
acuerdo a su localización en subdominios de la membrana neuronal se han descrito dos
poblaciones de NMDARs; los NMDARs sinápticos y los NMDARs extrasinápticos. Los
NMDARs sinápticos son los encargados de la transmisión sináptica en diversos circuitos
neuronales activando vías de señalización asociadas a la plasticidad sináptica y la sobrevida
neuronal. Por el contrario, los NMDARs extrasinápticos, al ser activados, son capaces de
generar cascadas de señalización intracelulares pro-apoptóticas incluyendo la activación de
proteasas como las calpaínas.
La localización de los NMDARs depende principalmente del estado de fosforilación
de la subunidad GluN2B. Estudios previos han demostrado el papel de algunas
fosforilaciones clave que ayudan a mantener al receptor en distintas zonas. Algunas
fosforilaciones de interés son la fosforilación en la tirosina 1472 de la subunidad GluN2B
que ha sido asociada a un enriquecimiento de los NMDARs en la zona sináptica y la
fosforilación en la tirosina 1336, esta última ha sido relacionada a un enriquecimiento de los
NMDARs en la zona extrasináptica. El balance entre estas dos fosforilaciones con funciones
antagónicas depende del balance entre la actividad de kinasas y fosfatasas.
En los últimos años se han descritos una serie de fosfatasas reguladoras de la actividad
sináptica, muchas de ellas tienen como blanco a los NMDARs. En este trabajo las fosfatasas a estudiar son PTEN (Phosphatase and Tensin homolog deleted on chromosome Ten) y STEP
(Striatal-enriched protein Tyrosine Phosphatase), ambas proteínas tienen implicancias en la
disminución de la actividad de los NMDARs en condiciones patológicas, así como también
han sido involucradas como reguladores de la plasticidad sináptica en paradigmas de
inducción de la potenciación y depresión a largo plazo (LTP y LTD respectivamente). Estos
fenómenos han convertido a estas dos fosfatasas en un interesante blanco de estudio en
eventos celulares relacionados a procesos neuropatológicos. En este trabajo hemos evaluado
el papel del daño oxidativo en la regulación de la actividad de estas fosfatasas y de su efecto
sobre el estado de fosforilación de los NMDARs bajo dos modelos diferentes. Daño oxidativo
crónico y daño oxidativo agudo. En ambos casos se utilizó un animal transgénico con baja
capacidad antioxidante como es el ratón heterocigoto para la enzima superóxido dismutasa 2
(SOD2-/+). Para evaluar el papel de PTEN y STEP en la distribución de los NMDARs por el
daño oxidativo crónico, se utilizaron animales SOD2+/-
de distintas edades (2 y 6 meses de
edad), esperando que el envejecimiento y la baja capacidad antioxidante generen el daño
oxidativo crónico. Como modelo de daño oxidativo agudo se utilizó un modelo de trauma de
impacto craneal frontal leve y repetitivo en ratones SOD2+/-
y ratones control. En ambos
modelos se midieron los siguientes parámetros: cambios cognitivos (laberinto acuático de
Morris y reconocimiento de objeto nuevo), estudios electrofisiológicos (LTP, potenciales
dependientes de NMDARs) y la actividad y expresión de PTEN y STEP. Además, se evaluó
la localización de los NMDARs a través de las fosforilaciones de la subunidad GluN2B y
mediante fraccionamiento subcelular del hipocampo de estos ratones.
Con el fin de corroborar la participación de las fosfatasas PTEN y STEP en la
progresión del daño producido por el trauma cerebral y el posterior daño neuronal provocado entre otras cosas por el aumento de los NMDARs extrasinápticos, se utilizaron herramientas
farmacológicas. Para el caso de PTEN se utilizó el inhibidor VO-OHpic y para STEP se
utilizó el inhibidor TC-2153, en ambos casos se administró el inhibidor vía intraperitoneal
antes de cada sesión de golpes. Solo con el inhibidor de STEP se contrarrestaron algunos de
los efectos producidos por el trauma cerebral. En resumen, se logró establecer bajo dos
modelos de acumulación de daño oxidativo, crónico y agudo, el papel de las fosfatasas STEP
y PTEN en el estado de fosforilación y en la localización de los NMDARs entre regiones
sinápticas y extrasinápticas, los cuales contribuirían a los daños neurológicos y sinápticos
observados.
Description
Tesis (Doctor en Ciencias Biológicas con mención en Biología Celular y Molecular)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2020