Resumen de Rol de las proteínas α- y γ-sinucleína en la neurotransmisión dopaminérgica nigroestriatal y mesocortical. Implicación en enfermedades neurodegenerativas y trastornos neuropsiquiátricos
Las sinucleínas son una familia de proteínas pequeñas y altamente conservadas en vertebrados, especialmente abundantes en las neuronas y típicamente enriquecidas en los terminales presinápticos, donde participan en la homeostasis y el mantenimiento de la función sináptica. Entre ellas, α- y γ-sinucleína (α-Syn y γ-Syn) se expresan de modo abundante en los núcleos monoaminérgicos del cerebro y modulan varios componentes de la neurotransmisión, por lo que constituyen dianas moleculares de alto interés en las enfermedades neuropsiquiátricas y neurodegenerativas. Gran cantidad de evidencias vinculan a la proteína α-Syn con la enfermedad de Parkinson (PD), incluyendo la presencia de agregados proteicos insolubles que contienen la forma fosforilada de α-Syn, así como mutaciones en el gen que codifica para α-Syn. Sin embargo, se conoce menos acerca de la γ-Syn, que también se ha visto implicada en la fisiopatología de enfermedades neurodegenerativas y varias sinucleinopatías.
La presente tesis se ha centrado en el estudio de la distribución y localización celular de γ-Syn en el cerebro de ratón, así como el papel fisiológico de la misma en la regulación de la neurotransmisión dopaminérgica (DA). Para ello se utilizaron dos modelos murinos diferentes, con: 1) sobreexpresión de γ-Syn en las neuronas DA de la substantia nigra compacta / área tegemental ventral (SNc/VTA) usando un vector adenoasociado con promotor de citomegalovirus (AAV10-CMV-mouse-γ-Syn), y 2) expresión reducida (knockdown) de γ-Syn en las neuronas DA de SNc/VTA, inducida por oligonucleótidos inhibitorios (siRNA y ASO). Además, también se examinó si la terapia no viral basada en un oligonucleótido antisentido contra α-Syn conjugado con indatralina (IND-1233-ASO), previamente evaluado en ratones normales y en monos envejecidos, es eficaz en modelos murinos transgénicos de PD portadores de formas mutadas del gen SNCA (αSyn*A30P*A53T) y LRRK2 (LRRK2*G2019S).
γ-Syn se ha caracterizado expresándose selectivamente en los núcleos monoaminérgicos del cerebro de ratón: SNc/VTA, núcleos del rafe (DR) y locus coeruleus (LC), así como en los núcleos de la habénula. Mediante la sobreexpresión por AAV10 se han conseguido duplicar de manera estable los niveles de γ-Syn en la SNc/VTA. El silenciamiento por la aplicación local de un ASO conjugado con indatralina ha reducido un 20-25% la expresión de γ-Syn en la SNc/VTA, mientras que la administración intracerebroventricular ha reducido sus niveles un 40% en los núcleos monoaminérgicos. Mediante ambos modelos se ha demostrado que γ-Syn modula negativamente la liberación de DA y la función de recaptación del transportador de DA en la neurotransmisión nigroestriatal y mesocortical. Además, los ratones con sobreexpresión de γ-Syn mostraron alteraciones en la coordinación motora, la memoria a corto plazo y el aprendizaje.
Los ratones transgénicos αSyn*A30P*A53T mostraron incrementos de la forma humana de α-Syn en la SNc/VTA y el LC, con niveles 3-4 veces superiores a la α-Syn endógena. Paralelamente, los ratones presentaron una menor liberación sináptica de DA en el cuerpo estriado y un mayor aumento de DA frente a la infusión de anfetamina; además, los ratones transgénicos mostraron una menor actividad locomotora y un comportamiento de tipo ansioso. La administración intracerebroventricular de IND-1233-ASO durante 28 días redujo la expresión de la forma humana de α-Syn un 40%, dejando una mejoría en las alteraciones de la neurotransmisión DA, pero no sobre los déficits conductuales. En el modelo LRRK2*G2019S, los ratones presentaron un ligero aumento de la expresión de α-Syn en la SNc/VTA; además, también se detectó una mayor recaptación de DA estriatal y defectos en la memoria a corto plazo. La administración sostenida de IND-1233-ASO durante 28 días no fue capaz de disminuir la expresión de α-Syn en la SNc/VTA de los ratones LRRK2*G2019S.
En conjunto, los resultados de esta tesis han aportado una información muy relevante sobre la localización celular y papel fisiológico de γ-Syn en el cerebro. Concretamente, se ha caracterizado el rol de γ-Syn en la neurotransmisión DA nigroestriatal y mesocortical, y se han desarrollado dos modelos que resultan herramientas útiles para explorar en profundidad las funciones biológicas de γ-Syn y su implicación en las sinucleinopatías y otros trastornos del cerebro. Además, se han caracterizado otros dos modelos con mutaciones frecuentes en los casos familiares de PD, explorando en ellos el potencial terapéutico de los oligonucleótidos antisentido como tratamiento prometedor para la PD y otras sinucleinopatías. Las sinucleínas son una familia de proteínas pequeñas y altamente conservadas en vertebrados, especialmente abundantes en las neuronas y típicamente enriquecidas en los terminales presinápticos, donde participan en la homeostasis y el mantenimiento de la función sináptica. Entre ellas, α- y γ-sinucleína (α-Syn y γ-Syn) se expresan de modo abundante en los núcleos monoaminérgicos del cerebro y modulan varios componentes de la neurotransmisión, por lo que constituyen dianas moleculares de alto interés en las enfermedades neuropsiquiátricas y neurodegenerativas. Gran cantidad de evidencias vinculan a la proteína α-Syn con la enfermedad de Parkinson (PD), incluyendo la presencia de agregados proteicos insolubles que contienen la forma fosforilada de α-Syn, así como mutaciones en el gen que codifica para α-Syn. Sin embargo, se conoce menos acerca de la γ-Syn, que también se ha visto implicada en la fisiopatología de enfermedades neurodegenerativas y varias sinucleinopatías.
La presente tesis se ha centrado en el estudio de la distribución y localización celular de γ-Syn en el cerebro de ratón, así como el papel fisiológico de la misma en la regulación de la neurotransmisión dopaminérgica (DA). Para ello se utilizaron dos modelos murinos diferentes, con: 1) sobreexpresión de γ-Syn en las neuronas DA de la substantia nigra compacta / área tegemental ventral (SNc/VTA) usando un vector adenoasociado con promotor de citomegalovirus (AAV10-CMV-mouse-γ-Syn), y 2) expresión reducida (knockdown) de γ-Syn en las neuronas DA de SNc/VTA, inducida por oligonucleótidos inhibitorios (siRNA y ASO). Además, también se examinó si la terapia no viral basada en un oligonucleótido antisentido contra α-Syn conjugado con indatralina (IND-1233-ASO), previamente evaluado en ratones normales y en monos envejecidos, es eficaz en modelos murinos transgénicos de PD portadores de formas mutadas del gen SNCA (αSyn*A30P*A53T) y LRRK2 (LRRK2*G2019S).
γ-Syn se ha caracterizado expresándose selectivamente en los núcleos monoaminérgicos del cerebro de ratón: SNc/VTA, núcleos del rafe (DR) y locus coeruleus (LC), así como en los núcleos de la habénula. Mediante la sobreexpresión por AAV10 se han conseguido duplicar de manera estable los niveles de γ-Syn en la SNc/VTA. El silenciamiento por la aplicación local de un ASO conjugado con indatralina ha reducido un 20-25% la expresión de γ-Syn en la SNc/VTA, mientras que la administración intracerebroventricular ha reducido sus niveles un 40% en los núcleos monoaminérgicos. Mediante ambos modelos se ha demostrado que γ-Syn modula negativamente la liberación de DA y la función de recaptación del transportador de DA en la neurotransmisión nigroestriatal y mesocortical. Además, los ratones con sobreexpresión de γ-Syn mostraron alteraciones en la coordinación motora, la memoria a corto plazo y el aprendizaje.
Los ratones transgénicos αSyn*A30P*A53T mostraron incrementos de la forma humana de α-Syn en la SNc/VTA y el LC, con niveles 3-4 veces superiores a la α-Syn endógena. Paralelamente, los ratones presentaron una menor liberación sináptica de DA en el cuerpo estriado y un mayor aumento de DA frente a la infusión de anfetamina; además, los ratones transgénicos mostraron una menor actividad locomotora y un comportamiento de tipo ansioso. La administración intracerebroventricular de IND-1233-ASO durante 28 días redujo la expresión de la forma humana de α-Syn un 40%, dejando una mejoría en las alteraciones de la neurotransmisión DA, pero no sobre los déficits conductuales. En el modelo LRRK2*G2019S, los ratones presentaron un ligero aumento de la expresión de α-Syn en la SNc/VTA; además, también se detectó una mayor recaptación de DA estriatal y defectos en la memoria a corto plazo. La administración sostenida de IND-1233-ASO durante 28 días no fue capaz de disminuir la expresión de α-Syn en la SNc/VTA de los ratones LRRK2*G2019S.
En conjunto, los resultados de esta tesis han aportado una información muy relevante sobre la localización celular y papel fisiológico de γ-Syn en el cerebro. Concretamente, se ha caracterizado el rol de γ-Syn en la neurotransmisión DA nigroestriatal y mesocortical, y se han desarrollado dos modelos que resultan herramientas útiles para explorar en profundidad las funciones biológicas de γ-Syn y su implicación en las sinucleinopatías y otros trastornos del cerebro. Además, se han caracterizado otros dos modelos con mutaciones frecuentes en los casos familiares de PD, explorando en ellos el potencial terapéutico de los oligonucleótidos antisentido como tratamiento prometedor para la PD y otras sinucleinopatías.
