La mayoría de los casos de EP son esporádicos mientras que un 5-10% lo constituyen formas familiares. Los rasgos neuropatológicos comunes para todas las formas de la enfermedad son: la muerte de neuronas dopaminérgicas; la presencia de cuerpos de Lewy, agregados que contienen la proteína alfa-sinucleína (aSin); y una reacción inflamatoria. Análisis genéticos en familias afectadas por la EP han permitido identificar mutaciones en el gen de la aSin como causantes de la muerte neuronal. Para poder desarrollar nuevas terapias de neuroprotección es necesario comprender cómo se produce la muerte neuronal. Nuestro proyecto de investigación partía de la hipótesis de que la sobreexpresión de la aSin o sus variantes mutadas tienen distinta toxicidad e inducen distintos patrones de inflamación que estarían relacionados con la muerte neuronal. Por ello, se proponía identificar el tipo de respuesta inflamatoria provocada por las distintas formas de aSin y relacionarla con los niveles de toxicidad, con el fin de identificar dianas terapéuticas de neuroprotección.
En este trabajo de investigación se han combinado experimentos en modelos de neurodegeneración en animales y en cultivos primarios neuronales.
Para generar modelos experimentales de ratón con características similares a la enfermedad humana ha sido necesario producir virus adenoasociados (AAVs). Dichos AAVs, una vez administrados directamente en la sustancia negra, infectan las neuronas dopaminérgicas y producen en grandes cantidades la proteína aSin o la versión mutante aSinE46K. La expresión de estas proteínas generó una muerte neuronal dopaminérgica reproduciendo algunos aspectos característicos de la enfermedad de Parkinson en los animales; rigidez, temblor y dificultades de movimiento. Nuestros datos, aunque todavía preliminares, sugieren que la expresión de la forma aSinE46K es más tóxica que la expresión de aSin. La distinta toxicidad va acompañada por diferencias en la reacción inflamatoria medidas con marcadores de activación de la microglía y de astrocitos en el mesencéfalo, donde se encuentran los cuerpos neuronales, y en el estriado donde se localizan las terminales nerviosas que liberan dopamina. Para entender cómo se activan, se analizó la expresión de genes en estas dos regiones en animales que recibieron un virus control y en animales parkinsonianos. El análisis mostró que la activación de los astrocitos es más importante en el estriado y la activación de la microglía en el mesencéfalo. Eso sugiere que ambos tipos célulares podrían participar de manera diferencial en los mecanismos de toxicidad/protección dependiendo de la región del cerebro. Un análisis más detallado de los marcadores de activación de la microglía en el mesencéfalo, reveló que muchos de los genes activados están relacionados con interacciones con el sistema inmune, lo que nos llevó a incluir a los linfocitos en el análisis posterior. La infiltración de linfocitos en el cerebro es muy baja, incluso en los modelos experimentales de EP, pero podría desempeñar una función relevante en la degeneración dopaminérgica.
Los experimentos realizados en cultivos primarios de neuronas y células de la glía, mostraron claramente la distinta toxicidad de la aSin y su variante mutada aSinE46K. aSinE46K es mucho más tóxica que la aSin. Para inducir una reacción inflamatoria se administró lipopolisacárido al medio de cultivo celular de manera aguda o de manera crónica. En ambas condiciones los marcadores de inflamación se modularon de manera diferente. Sin embargo, en ningún caso la reacción inflamatoria generada modificó los niveles de muerte neuronal causados por aSin o aSinE46K. Estos datos indican que la activación de la microglía por sí misma no induce la muerte neuronal directamente, pero podría contribuir a la activación de otros tipos celulares para adquirir una capacidad neurotóxica.
Los datos generados a lo largo de este año de proyecto han abierto nuevas preguntas sobre cómo ocurre la degeneración dopaminérgica así como la posible contribución de la neuroinflamación a dicha muerte neuronal. Continuaremos investigando para responder a estas preguntas en futuros proyectos.
