Dorsal root ganglia transcriptomic analysis in experimental osteoarthritis identifies Ndfip2 as a regulator of TrkA signalling and nociception

[ES]El dolor crónico es una enfermedad compleja e incapacitante con un impacto muy significativo a nivel personal, social y económico. En los países occidentales, una de las principales causas de dolor crónico es la osteoartritis (OA), una enfermedad degenerativa de las articulaciones. El factor de...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Cañada García, Daniel
Tipo de recurso: tesis doctoral
Fecha de publicación:2024
País:España
Institución:Universidad de Salamanca (USAL)
Repositorio:GREDOS. Repositorio Institucional de la Universidad de Salamanca
OAI Identifier:oai:gredos.usal.es:10366/163626
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/10366/163626
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Tesis y disertaciones académicas
Universidad de Salamanca (España)
Tesis Doctoral
Academic dissertations
Análisis transcriptómico
Ganglios raquídeos
Osteoartritis
Dolor
TrkA
Nocicepcion
Transcriptomic analysis
Root ganglia
Pain
Osteoarthritis
Nociception
2490 Neurociencias
Descripción
Sumario:[ES]El dolor crónico es una enfermedad compleja e incapacitante con un impacto muy significativo a nivel personal, social y económico. En los países occidentales, una de las principales causas de dolor crónico es la osteoartritis (OA), una enfermedad degenerativa de las articulaciones. El factor de crecimiento nervioso (NGF) y su receptor, TrkA, son objetivos clave en el estudio de los mecanismos del dolor, ya que juegan un papel central en el desarrollo y plasticidad de los nociceptores. Aunque los anticuerpos bloqueantes de NGF son eficaces en la reducción del dolor osteoartrítico, también causan graves efectos secundarios. Por tanto, comprender los mecanismos mediante los cuales el eje NGF/TrkA contribuye al dolor osteoartrítico sigue siendo prioritario. La ubiquitinación es un mecanismo fundamental para la regulación del eje NGF/TrkA. TrkA es ubiquitinado tras su activación por NGF, lo que dirige su internalización, tráfico intracelular y degradación. Investigaciones previas en nuestro laboratorio han caracterizado la mutación P782S de TrkA, que impide la unión de la E3 ubiquitina ligasa Nedd4l al receptor. Esto redunda en la sobreactivación del eje NGF/TrkA, así como a una hipersensibilidad al dolor térmico e inflamatorio, especialmente frente a estímulos mecánicos en un modelo experimental de OA. La activación de TrkA provoca cambios en la expresión génica que contribuyen al dolor crónico de la OA. Sin embargo, los estudios transcriptómicos en los ganglios raquídeos son escasos, y esta investigación es la primera en centrarse en los cambios de expresión génica mediados por NGF/TrkA utilizando un modelo de ganancia de función de TrkA. Al inducir OA en la rodilla de ratones silvestres y mutantes TrkA P782S, exploramos los cambios transcriptómicos mediados específicamente por TrkA durante la progresión de la OA. Nuestro objetivo principal fue identificar genes y vías reguladas directamente por el eje NGF/TrkA en el contexto de la OA, que contribuyan a los mecanismos reguladores de la señalización NGF/TrkA en la nocicepción y el procesamiento del dolor. El análisis transcriptómico de los ganglios de la raíz dorsal (DRG) L3-L5 ha revelado numerosos genes y rutas celulares previamente asociados con el dolor y la OA, los cuales ahora se confirman como regulados por el eje NGF/TrkA en este contexto; además, encontramos que genes diferencialmente expresados y rutas celulares previamente asociadas a la señalización NGF/TrkA se alteran durante la progresión de la OA. Estos incluyen reguladores transcripcionales como TP53 y los heterotrímeros SMAD2, 3 y 4, además de cascadas de señalización mediadas por receptores tirosina-kinasa y la familia MAPK. También destacamos nuevos posibles objetivos para la investigación del dolor en la OA, como Aak1, Kalrn y Kidins220, ampliamente estudiados en otros contextos de dolor, pero aun inexplorados en la OA. Entre estos genes diferencialmente expresados, identificamos también a Ndfip2, un adaptador y modulador de la familia Nedd4 de E3 ubiquitina ligasas, como un gen cuya expresión está controlada por el eje NGF/TrkA en condiciones de dolor. Hemos profundizado en sus funciones reguladoras del eje NGF/TrkA y en la nocicepción como segundo objetivo principal de este proyecto. Nuestros experimentos han confirmado su localización subcelular en el retículo endoplásmico y vesículas derivadas del complejo de Golgi en neuronas sensoriales. Hemos demostrado que Ndfip2 interacciona selectivamente con TrkA en neuronas de ganglios raquídeos, pero no con Nedd4l. Usando estrategias genéticas para modular la expresión de Ndfip2, hemos demostrado que regula los niveles de TrkA en su ruta biosintética, controlando su glicosilación, niveles en membrana y activación, pero no la ubiquitinación mediada por NGF. Este efecto es más pronunciado en ratones macho. En ratones knockout condicional de Ndfip2 en células que expresan TrkA hemos observado que Ndfip2 es crucial para la nocicepción mecánica y al frío, pero no afecta las respuestas al dolor térmico o inflamatorio. Además, Ndfip2 modula las diferencias sexuales en la respuesta a estímulos nociceptivos, aumentando el dimorfismo sexual en el dolor inducido por frío y formalina, pero disminuyéndolo en la nocicepción térmica y mecánica. Este fenotipo puede explicarse por el hecho de que Ndfip2 interactúa con y regula los canales iónicos TRPM8 y Piezo2, que son esenciales para la percepción del frío y mecánica, respectivamente. En conclusión, este estudio ha identificado varios genes y rutas involucrados en el dolor de la OA que son regulados por el eje NGF/TrkA. Entre ellos, Ndfip2 emerge como un modulador clave de los receptores de membrana relevantes para la nocicepción. En conjunto, estos hallazgos contribuyen a la comprensión de la regulación del eje NGF/TrkA, proporcionando valiosos conocimientos para futuras investigaciones en el campo del dolor

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