Estudio de las vías de señalización Wnt/β-catenina y BMP/Smad en modelos de esclerosis lateral amiotrófica.

Abstract

Las enfermedades neurodegenerativas son caracterizadas por la pérdida irreversible de poblaciones neuronales específicas y la continua muerte celular. La esclerosis lateral amiotrófica (ELA), es una enfermedad neurodegenerativa caracterizada por la selectiva degeneración y subsecuente muerte de las neuronas motoras. Esto conduce a una progresiva debilidad, atrofia muscular y parálisis. Se ha descrito que el 10% de los pacientes presentan una relación hereditaria (ELA familiar), de los cuales el 20% de los casos están asociados a mutaciones puntuales en el gen de la enzima Cu/Zn superóxido dismutasa 1. Dentro de estas, la mutación G93A ha sido ampliamente utilizada en la generación de diversos modelos de estudio debido a que replica los principales rasgos clínicos y patológicos presentes en humanos. Aun cuando se han descrito numerosos mecanismos que conducen a la muerte neuronal, los mecanismos que dan origen a la patología no se han encontrado. Por otra parte, ELA continúa siendo una enfermedad para la cual no hay tratamiento descrito, por lo que la búsqueda de los mecanismos moleculares patológicos de características tempranas de la enfermedad es un área de activa investigación. Se ha determinado que morfógenos del desarrollo, como las familias de ligandos BMP y Wnt, regulan numerosos aspectos del comportamiento neuronal, Más aún, diversos componentes de estas familias se expresan en cerebro adulto y han sido involucrados en neuroprotección. Por ejemplo, se ha demostrado que la activación de la vía de señalización Wnt se encuentra disminuida en enfermedades neurodegenerativas como en las enfermedades de Alzheimer, Parkinson y Hungtinton. En ELA, se ha descrito la alteración de la expresión de ligandos y receptores de la vía de señalización Wnt en médula espinal y tejido muscular de ratones transgénicos modelo de ELA. De forma importante, se ha descrito la disminución de la activación transcripcional, la alteración de la distribución de β-catenina en estructuras agregadas en un modelo in vitro de ELA. Sin embargo, se desconocen los mecanismos de esta disminución en su actividad, del significado de las estructuras de β-catenina y del posible efecto de la activación de vía Wnt. Por otra parte, en modelos de vertebrados, se han reportado cambios en la expresión de componentes de la señalización BMP frente a daño neuronal y regeneración; sin embargo, se desconoce el estado de activación la vía BMP en el contexto de ELA. Así, se propone como hipótesis general que, “las vías de señalización de morfógenos del desarrollo se encuentran alteradas en ELA”. El objetivo general de este trabajo de tesis fue estudiar el comportamiento de vías de morfógenos BMP/Smad y Wnt/β-catenina en modelos in vitro e in vivo de ELA. Para ello se utilizó un modelo in vitro de ELA dado por la línea celular de motoneuronas NSC34, que expresan establemente le enzima superóxido dismutasa humana normal (NSC34hSODWT) o con la mutación G93A (NSC34hSODG93A). En ellas, se estudió la localización de β-catenina y se caracterizó la naturaleza de la distribución de β-catenina mediante doble tinciones utilizando marcadores para SOD1, agregados amiloides, uniones adherentes, uniones comunicantes y proteinas de distintas vías degradativas alteradas en ELA. Posteriormente, a través de tratamientos farmacológicos con activadores de la vía Wnt canónica, como litio y ANDRO, se evaluó la función de la activación de la vía Wnt en un modelo in vitro de ELA, caracterizando cambios en parámetros de diferenciación morfológica. Finalmente para determinar un posible función de la vía Wnt en el desensamble de la sinapsis neuromuscular, se analizó la distribución de β-catenina en la unión neuromuscular de ratones transgénicos que expresan hSOD1G93A. Nuestros resultados muestran la distribución de β-catenina en estructuras de mayor tamaño en células hSOD1G93A que en células control, que pueden ser descensambladas en condiciones de activación de la vía de señalización Wnt/β-catenina, la cual a su vez incrementa la diferenciación neuronal de los progenitores neuronales que expresan hSOD1G93A. Además, se detectaron niveles menores de β-catenina en la unión neuromuscular de ratones transgénicos que expresan hSOD1G93A. Por otra parte, el análisis de la activación de la vía de señalizacion BMP/Smad muestran un incremento en la activación de la vía BMP en células NSC34hSOD1G93A. Estos antecedentes situan la alteración de las vías de señalizacion de morfógenos como parte de los mecanismos que pueden participar de la degeneración neuronal en ELA, los que pueden ser una potencial herramienta terapéutica para el tratamiento de la ELA.