The role of intracellular amyloid beta-peptide in the pathophysiology of GNE myopathy and Alzheimer's disease
- Autores: Mónica Bosch Morató
- Directores de la Tesis: Francisco José Muñoz López (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Pompeu Fabra ( España ) en 2015
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Montserrat Olivé Plana (presid.), Eulàlia de Nadal Clanchet (secret.), Montserrat Solé Piñol (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
- español
El péptido ß-amiloide (Aß) es probablemente uno de los péptidos más estudiados en las últimas dos décadas. El interés de los investigadores en este péptido de 4 kDa se debe principalmente al papel que juega en la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer. Sin embargo, el Aß también se acumula en otras enfermedades incluyendo la miopatía de GNE.
La miopatía de GNE es una enfermedad del músculo esquelético causada por mutaciones en el gen UDP-N-acetylglucosamine 2-epimerase/N-acetylmannosamine kinase (GNE), que codifica una enzima clave en la biosíntesis del ácido siálico. El GNE mutado produce una enzima hipofuncional y la consecuente disminución del ácido siálico celular. La relación entre la hiposialización y los agregados intracelulares de Aß característicos de esta miopatía no se conoce.
En el primer capítulo de esta tesis hemos estudiado la influencia de la hiposialización en el metabolismo del Aß en las células musculares esqueléticas. Hemos visto que la hiposialización favorece la endocitosis del Aß en miotubos de C2C12, es decir, células musculares diferenciadas, así como en mioblastos inmortalizados provenientes de un paciente con la miopatía de GNE. Además, hemos encontrados que dicha internalización de Aß es dependiente de clatrina i del heparán sulfato proteoglicán.
Considerando que los agregados de Aß han sido descritos como los principales agentes neurotóxicos en la enfermedad de Alzheimer, nos hemos focalizado en descubrir los mecanismos de toxicidad celular activados por la acumulación de Aß intracelular. Nuestros resultados demuestran que la apoptosis está inducida en el músculo esquelético de un paciente con la miopatía de GNE. En conformidad, la sobreexpresión del Aß induce la apoptosis en miotubos de C2C12, la cual resulta ser mediada por la inhibición de Akt. Además, hemos observado que la inhibición de Akt debida a la acumulación de Aß incrementa la liberación de calcio por parte del retículo endoplásmico a través de los receptores de IP3. De esta manera, la inhibición de Akt y el aumento de calcio podrían ser los responsables de la activación de la cascada proapoptótica, como se ha descrito en la literatura.
La enfermedad de Alzheimer es mayoritariamente una enfermedad esporádica de causa desconocida. Sin embargo, se han reportado varios polimorfismos como factores de riesgo incluyendo APOE4, CLU (clusterin) o LRP. En el segundo capítulo de este trabajo hemos identificado nuevos moduladores de la toxicidad por Aß mediante un screening del genoma completo de Saccharomyces cerevisiae. En este estudio hemos cruzado una librería de ~5154 cepas knock-out con una cepa que sobre expresa el Aß. Nuestros resultados sugieren que varios genes previamente descritos como factores de riesgo en la enfermedad de Alzheimer podrían ser de hecho moduladores de la toxicidad de Aß como por ejemplo EPHA1, RABGEF1 y ADSSL1. Asimismo, hemos observados que una gran proporción de los moduladores de la toxicidad por Aß forman parte de procesos claves en el metabolismo neuronal como varios componentes de la cadena respiratoria mitocondrial y miembros de la vía de señalización del calcio.
En resumen, este estudio ofrece una mejor comprensión del papel del Aß en la miopatía de GNE y en la enfermedad de Alzheimer.
- català
El pèptid β-amiloide (Aβ) s’acumula en diverses malalties com la miopatia de GNE i la Malaltia d’Alzheimer (MA). La miopatia de GNE és una malaltia del múscul esquelètic causada per mutacions al gen UDP-N-acetylglucosamine 2-epimerase/N-acetylmannosamine kinase (GNE), que codifica un enzim clau en la biosíntesis de l’àcid siàlic. El GNE mutat produeixen un enzim hipofuncional i una conseqüent disminució de l’àcid siàlic cel·lular. Hem vist que la hiposialització afavoreix l’endocitosi de l’Aβ en cèl·lules musculars, la qual és dependent de clatrina i de l’heparà sulfat proteoglicà. A més, hem observat que l’Aβ intracel·lular indueix l’apoptosi en cèl·lules musculars mitjançant la inhibició de l’Akt. Així, la fosforilació de l’Akt es troba reduïda i l’apoptosi induïda en mioblasts d’un pacient amb la miopatia de GNE. Finalment, a través d’un cribratge del genoma complert de Saccharomyces cerevisiae, hem identificat nous moduladors de la toxicitat per Aβ que inclouen components de la cadena respiratòria mitocondrial i membres de la via de senyalització del Ca2+. En resum, aquest estudi ofereix una millor comprensió del rol de l’Aβ en la miopatia de GNE i la MA.
- English
The Amyloid β-peptide (Aβ) is accumulated in several diseases including GNE myopathy and Alzheimer’s disease (AD). GNE myopathy is a skeletal muscle disorder caused by biallelic mutations in the UDP-N-acetylglucosamine 2-epimerase/N-acetylmannosamine kinase (GNE) gene, which codifies for a key enzyme in sialic acid biosynthesis. The mutated GNE gene encodes a hypofunctional enzyme causing a decrease in cellular sialic acid. We have found that hyposialylation favors Aβ endocytosis in skeletal muscle cells, which is dependent on clathrin and heparan sulfate proteoglycan. Furthermore, we have observed that intracellular Aβ induces apoptosis in skeletal muscle cells through the impairment of Akt signaling pathway. Accordingly, Akt phosphorylation is reduced and apoptosis is enhanced in GNE myopathy myoblasts. Finally, through a genome-wide screen in Saccharomyces cerevisiae we have identified novel modulators of Aβ toxicity including components of the mitochondrial respiratory chain and members of the Ca2+ signaling pathways. In conclusion, this study provides a better understanding of the Aβ relevance in the pathophysiology of GNE myopathy and AD.
- español
