Tesis Doctorado
Efectos de alfa-sinucleína en neuronas del sistema nervióso central
Autor
Aguayo-Hernández, Luis
Opazo-Martínez, Carlos
Universidad de Concepción
Institución
Resumen
La enfermedad de Parkinson es un desorden neurodegenerativo progresivo
que se caracteriza por la presencia de agregados proteicos denominados cuerpos
de Lewy, que están constituidos principalmente por la proteína -sinucleína, cuyo
rol en esta enfermedad aún no se ha determinado. Sin embargo, estudios
genéticos en humanos y biología molecular en ratones, sugieren que -sinucleína
estaría involucrada en la aparición temprana de la enfermedad de Parkinson. Al
respecto, se ha postulado que la acumulación de -sinucleína en el espacio
extracelular podría alterar membranas neuronales a través de la formación de
“estructuras tipo poro”, lo que llevaría a alteraciones en la homeostasis iónica de la
célula. No obstante, esto nunca ha sido demostrado en membranas neuronales.
En la presente tesis se realizaron una serie de experimentos
electrofisiológicos, bioquímicos y de biología celular que indican que oligómeros
de -sinucleína (500 nM) rápidamente se asocian de manera puntiforme a
neuronas hipocampales, dado principalmente por el componente proteico de la
membrana, lo que resulta en un incremento en la conductancia (5 veces sobre el
control) con el subsecuente influjo de Ca2+ y de un análogo fluorescente de
glucosa. Este incremento en el Ca2+ intracelular (1.7 veces sobre el control) causa
un incremento significativo en diferentes parámetros de la transmisión sináptica
tales como la frecuencia de las transitorias de Ca2+, la frecuencia de las corrientes
sinápticas en miniatura, el decaimiento de la fluorescencia asociada a FM1-43 y el
aumento en el número de puntas para SNAP25, lo que ocurre sin cambios en la viabilidad neuronal. Sin embargo, se observaron algunos cambios morfológicos
apoptóticos asociados a neuronas hipocampales circundadas por “macro”
agregados de -sinucleína.
Al realizar incubaciones prolongadas con oligómeros de -sinucleína (5 M
por 24 horas), todavía en ausencia de cambios en la viabilidad celular, se observó
una depleción vesicular representada por la disminución en el número de puntas
para SV2, sugiriendo que oligómeros de -sinucleína inducirían un falla sináptica
en forma concentración-tiempo dependiente. Esto concuerda con los resultados
obtenidos con otras proteínas amiloides formadoras de poros, como el A, el cual
en condiciones crónicas de tratamiento induce una disminución en la transmisión
sináptica de neuronas hipocampales.
Es importante destacar que el efecto perforante de oligómeros de -
sinucleína es célula dependiente, ya que la línea celular dopaminérgica RCSN-3,
fue resistente a la acción permeabilizante de -sinucleína, incluso en presencia de
un conocido inductor de Parkinsonismo como lo es el pesticida rotenona, lo que se
correlacionó con la formación de cuerpos de inclusión constituidos por la proteína
exógena con características tipo agresoma. Nuestros resultados indican además
que éstos agregados intracelulares indujeron la formación de agregados de -
sinucleína endógena. Sin embargo, a pesar de la resistencia presentada en las
células RCSN-3, -sinucleína indujo un incremento en los niveles de Ca2+
intracelular, efecto bloqueado en presencia de Co2+, bloqueador inespecífico de
canales de Ca2+. En conclusión, las evidencias presentadas permiten proponer que las
acciones extracelulares de oligómeros de -sinucleína podrían estar mediadas por
la formación de perforados de -sinucleína en la membrana plasmática como
también por la formación de cuerpos de inclusión de esta proteína, lo cual
explicaría las etapas iniciales de la sinaptotoxicidad que proponemos conduce a la
neurodegeneración que se observa en las etapas tardías de las enfermedades
neurodegenerativas asociadas con la acumulación de -sinucleína extracelular.
Esta información podría ser de utilidad para implementar nuevas estrategias
terapéuticas para aliviar los problemas motores y cognitivos que presentan los
pacientes con la enfermedad de Parkinson.