Initiation, progression and extension of parkinson’s disease: role of α-synuclein

Resum

La malaltia de Parkinson és un trastorn neurodegeneratiu freqüent d’origen desconegut que es caracteritza principalment per la pèrdua de neurones dopaminèrgiques de la substància nigra pars compacta (SNpc) i la presencia d’inclusions proteiques intacitoplasmàtiques anomenades cossos de Lewy (CL), en diverses regions cerebrals afectades. Tot i que els CL es van descriure per primera vegada fa una dècada, encara es desconeix la seva rellevància en el procés patològic de la MP. Recentment s’ha suggerit que l’ α-synucleina, el principal component dels CL, pot iniciar i extendre el procés patològic de la MP. Reforçant aquesta idea, la injecció intracerebral de fibrilles sintètiques d’α-synucleina recombinant poden iniciar una patologia de l’ α-synucleina en ratolins. Tot i així, encara es desconeix si aquest efecte patogènic de l’ α-synucleina recombinant sintètica es pot aplicar també a l’α-synuclein humana associada a la MP i ocórrer en especies més properes als humans. En aquesta tesis em tractat aquesta qüestió avaluant el possible efecte patogènic d’inocular extractes de CL nigrals que contenen α-synucleina i que han sigut obtinguts de pacients amb MP, en el cervell de ratolins i macacs. Aquests CL nigrals van ser purificats de cervells postmortem de pacients amb MP mitjançant un fraccionament de gradient de sucrosa i posteriorment es van inocular en la SNpc o estriat de ratolins i macacs. En ambdues espècies, les inoculacions intranigrals o intraestriatals dels extractes de CL derivats de pacients amb MP van provocar una neurodegeneració nigrostriatal progressiva que va començar als terminals dopaminèrgics de l’estriat. En animals injectats amb CL, l’α-synucleina humana exògena va ser ràpidament internalitzada per les neurones de l’hoste i va iniciar la conversió patològica de l’α-synucleina endògena. Al principi del procés neurodegenetiu induït pels CL, l’α-synucleina patològica del hoste es va acumular de manera difusa en les neurones de la SNpc i de regions cerebrals interconectades anatòmicament. Els efectes patogènics induïts pels CL van requerir tant l’α-synucleina present als CL com l’expressió d’α-synucleina endògena del hoste. Aquests resultats indiquen que les espècies humanes d’ α-synucleina presents en els CL derivats de pacients amb MP són patogènics i tenen la capacitat d’iniciar un procés patològic semblant a la MP. Reforçant el rol patogènic de l’α-synucleina en la MP, s’ha descrit que els pacients amb MP contenen nivells incrementats d’aquesta proteina. En aquest sentit, la utilització d’eines molecular capaces de revertir l’expressió anormal d’α-synucleina a nivells fisiològics podria ser beneficiosa per la MP. Basant-nos en aquesta hipòtesis, el segon objectiu d’aquesta tesis era determinar la viabilitat i seguretat de disminuir l’expressió d’α-synucleina in vivo específicament en poblacions neuronals vulnerables en la MP mitjançant l’administració intranasal de small interferring RNA (siRNA. Per aconseguir-ho, primer de tot vam fer un screening in vitro de diferents siRNA per seleccionar aquells siRNA capaços de disminuir els nivells basals o sobreexpressats d’α-synuclein sense disminuir els nivells de β- ni γ-synucleina. A continuació, vam confirmar que la molècula seleccionada (SNCA499-siRNA) era capaç de disminuir els nivells de mRNA de la SN in vivo després de la infusió local en la SN de ratolins. Aquesta molècula es va modificar químicament per incrementar la seva bioestabilitat i es va conjugar al lligand indaltralina (IND) per promoure la seva entrada en neurones aminèrgiques, sent aquest últim validat en cultius primaris de mesencèfal de rata. Finalment, l’administració intranasal de IND-SNCA499-siRNA en ratolins va disminuir específicament l’expressió α-synucleina en la SNpc, tant a nivell de mRNA com de proteïna, sense afectar la integritat de la via nigrostriatal dopaminèrgica. Aquests resultats estableixen l’escenari per estudis futurs dirigits a determinar l’efecte beneficiós d’administrar intranasalment el IND-SNCA499-siRNA en models experimentals de la MP associats amb nivells incrementats d’α-synucleina.

Data del Ajut	16 de juny 2014
Idioma original	Anglès
Supervisor	Miquel Vila Bover (Director/a)