Development of new therapeutic strategies for Spinal Muscular Atrophy
L'Atròfia Muscular Espinal (AME) és una malaltia neurodegenerativa greu i la primera causa genètica de mort infantil. S'origina per la pèrdua o mutació del gen Survival Motor Neuron 1 (SMN1) que causa una deficiència de la proteïna de Survival Motor Neuron (SMN). La reducció d'aquesta...
| Author: | |
|---|---|
| Format: | doctoral thesis |
| Status: | Published version |
| Publication Date: | 2020 |
| Country: | España |
| Institution: | Varias* (Consorci de Biblioteques Universitáries de Catalunya, Centre de Serveis Científics i Acadèmics de Catalunya) |
| Repository: | Recercat. Dipósit de la Recerca de Catalunya |
| OAI Identifier: | oai:recercat.cat:10459.1/70972 |
| Online Access: | http://hdl.handle.net/10803/669753 http://hdl.handle.net/10459.1/70972 |
| Access Level: | Open access |
| Keyword: | Atròfia Muscular Espinal Motoneurones Calpaina Atrofia Muscular Espinal Motoneuronas Spinal Muscular Atrophy Motoneurons Calpain Biologia Cel·lular 576 |
| Summary: | L'Atròfia Muscular Espinal (AME) és una malaltia neurodegenerativa greu i la primera causa genètica de mort infantil. S'origina per la pèrdua o mutació del gen Survival Motor Neuron 1 (SMN1) que causa una deficiència de la proteïna de Survival Motor Neuron (SMN). La reducció d'aquesta proteïna condueix principalment a la degeneració de les motoneurones (MNs) de la medul·la espinal i, en conseqüència, produeix atròfia i feblesa del múscul esquelètic. Actualment, només es coneix parcialment quins mecanismes cel·lulars i moleculars exactes són els responsables de la pèrdua de funció de les MNs. La reducció de SMN causa degeneració de les neurites i mort cel·lular sense característiques apoptótiques clàssiques. L'autofàgia és un procés important i altament regulat, essencial per a l'eliminació d'orgànuls danyats i substàncies o proteïnes tòxiques a través de la degradació amb els lisosomes. L'autofàgia és especialment important en cèl·lules post-mitòtiques, com les MNs, on l'acumulació d’autofagosomes provoca la interrupció del transport axonal, la interferència del trànsit intracel·lular i la degeneració de les neurites. El que és ben sabut en l'AME és que el nivell intracel·lular de proteïna SMN defineix l'inici i la gravetat de la malaltia i això està parcialment determinat pel nombre de còpies del gen SMN2, la duplicació centromérica de SMN i el principal modificador de l'AME. Per aquesta raó, comprendre els processos que regulen la degradació de SMN amb la finalitat d'identificar compostos que augmentin els nivells de proteïnes és el principal objectiu en el desenvolupament terapèutic per a l’AME. Les calpaínes són una família de proteases dependents de calci que s'han relacionat amb trastorns musculars i malalties neurodegeneratives. Específicament, s'ha descrit en el múscul que SMN pot ser proteolizada per calpaína. L'activitat de la calpaína també està involucrada en la regulació de l'autofàgia mitjançant la modulació de múltiples de les proteïnes involucrades en el procés. L'objectiu en el present treball ha estat analitzar la desregulació de l'autofàgia i determinar la participació de la calpaína en la regulació de la proteïna SMN en les MNs per a aprofundir en l'origen de la neurodegeneración i desenvolupar un nou enfocament terapèutic per a l'AME. Per aquesta finalitat, hem analitzat marcadors autofágics en diferents models in vitro d’AME, tant de ratolí com d'humà. Els resultats van mostrar que, tant els autofagosomes com els nivells de LC3 es troben augmentats en les mostres d’AME en comparació amb els controls, la qual cosa suggereix una desregulació del procés d'autofàgia al llarg de la progressió de la malaltia. A més, la reducció dels nivells endògens de calpaína utilitzant un shRNA van mostrar un augment dels nivells de Smn i LC3, alhora que prevenia la degeneració neurítica que es produeix en les MNs de ratolí afectats per AME. Es van obtenir resultats similars en experiments in vitro utilitzant un inhibidor farmacològic de calpaína, la calpeptina. Tanmateix, l'activació de la calpaína produïda per condicions despolarizants induïa la proteólisis de l’α-fodrina i de SMN, la qual cosa confirma que calpain regula directament els nivells de proteïna SMN en les MNs. A més, el tractament amb calpeptina in vivo va millorar significativament l'esperança de vida i la funció motora de dos models de ratolins amb AME, la qual cosa demostra la utilitat potencial dels inhibidors de la calpaína en la teràpia per a la malaltia. Finalment, l'anàlisi de la via de la calpaína en ratolins i models cel·lulars humans d’AME va indicar un augment de l'activitat de la calpaína en les MNs amb nivells reduïts de SMN. Per tant, els nostres resultats demostren que l'activitat de la calpaína es troba sobreactivada en les MNs d’AME i que la seva inhibició pot tenir un efecte beneficiós sobre el fenotip de la malaltia a través de l'augment de SMN i la regulació del procés d'autofàgia en les MNs de la medul·la espinal. |
|---|