ROL DEL FACTOR MANF EN LA DIFERENCIACIÓN DE NEURONAS DOPAMINÉRGICAS EN EL MESENCÉFALO DEL RATÓN

ROL DEL FACTOR MANF EN LA DIFERENCIACIÓN DE NEURONAS DOPAMINÉRGICAS EN EL MESENCÉFALO DEL RATÓN

Gonzalo Morales Durán. Curso de Biología Molecular. Departamento de Biología. Facultad de Ciencias. Universidad de Chile

Introducción

La enfermedad de Parkinson (EP) se caracteriza por degeneración de las neuronas de dopamina (DA) del mesencéfalo en la sustancia negra (SN) debido a la compactación y acumulación de cuerpos de Lewy intraneuronales, los cuales, en las áreas afectadas del cerebro, contienen α-sinucleína mal plegada. Los síntomas más notables incluyen rigidez, bradicinesia, temblor e inestabilidad postural, los cuales se asocian a la neurotransmisión deficiente de DA1 (Lees y cols, 2009) (Fearnley y AJ,1991) . Además, la EP tiene un efecto en las propiedades de las neuronas DA diferenciadas (Collier y cols,2018), por lo que dilucidar los mecanismos que mantienen la identidad de estas células en el mesencéfalo es un factor importante a tener en cuenta al momento de estudiar esta enfermedad.

La identidad de las neuronas DA en el desarrollo se establece mediante la actividad de los factores de transcripción que se expresan en células propensas a diferenciarse en células dopaminérgicas. Uno de estos factores de transcripción del desarrollo es NURR1 (Huh, 2012) y cols, 2015)(también conocido como NR4A2) el cual se encontró, se expresa en neuronas DA maduras en el cerebro adulto . En pacientes con EP la función de NURR1 se ve alterada(lee y cols,2008). Por otra parte, la deficiencia de NURR1 se asocia con cambios celulares semejantes a los dados en las etapas iniciales de la enfermedad, produciendo alteraciones motoras similares a las alteraciones características de EP (Kadkhodaei y cols, 2008). La expresión reducida de NURR1 podría resultar en la inducción de la disfunción de las neuronas DA, así como en la progresión de los cambios degenerativos (Le, 2008)

El factor neurotrófico derivado de astrocitos (MANF) es conocido por su actividad promotora de la supervivencia , el mantenimiento y la diferenciación en neuronas DA del mesencéfalo in vitro.(Lindholm y cols,2010) Dado esto, es un agente terapéutico potencial para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas como EP. Tanto en ratones como en pez cebra, se detectó el ARNm de MANF en la embriogénesis temprana, expresado tanto en cerebro como en órganos periféricos, por lo que se ha sugerido MANF está involucrado en la diferenciación de los progenitores dopaminérgicos en las neuronas DA maduras. También se ha demostrado que, en pez cebra, MANF están involucrados en la regulación del desarrollo de ciertos grupos de neuronas DA en cerebros en desarrollo, y puede compensar la pérdida de NR4A2 con el fin de mantener el desarrollo regular de neuronas dopaminérgicas.(Chen y cols, 2012)

Hasta ahora, no es conocido el rol de MANF en el desarrollo de células DA del mesencéfalo en ratones ni si este está involucrado en la regulación de la expresión de la enzima TH. Conocer esta información es relevante como precedente al momento de abordar investigaciones acerca del tratamiento de la EP.

Marco teórico

La mayor parte de las neuronas DA se originan en el mesencéfalo ventral en la SN (A9) y el área tegmental ventral (A10). La EP está asociada a la degeneración de las neuronas que surgen de la SN y que se proyectan al cuerpo estriado. El desarrollo de las DA se inicia en el día 10 del desarrollo del ratón y se originan en el tubo neural ventrolateral; posterior a la inducción del fenotipo ventral las células se diferencian aún más para adoptar diferentes destinos celulares específicos a lo largo del eje anteroposterior. A nivel del mesencéfalo, esta diferenciación conduce en última instancia a la expresión de enzimas sintéticas de dopamina que incluyen tirosina hidroxilasa (TH) y L-aminoácido aromático descarboxilasa (AADC), cuya expresión en el día embrionario 11.5 en el ratón es característica de la aparición de un fenotipo dopaminérgico.

Se demostró que el factor de transcripción NURR1 , perteneciente a una familia de receptores nucleares independientes de ligandos, es esencial para la diferenciación de células precursoras de las neuronas DA en el mesencéfalo ventral (Chung,y cols, 2002). Además de ser fundamental para el mantenimiento de neuronas DA (Alavian y cols, 2009), su deficiencia genera agenesia de neuronas dopaminérgicas del mesencéfalo en ratones nulos NURR1( Zetterström, 1997) Por otra parte, se obtuvo que en ausencia de NURR1, las células neuroepiteliales experimentan una ventralización normal, se diferencian en neuronas y adoptan un fenotipo mesencefálico específico identificado por la proteína Ptx-3. Sin embargo, estas células precursoras de dopamina se detienen en un estado de desarrollo descrito por la falta de marcadores fenotípicos de dopamina como TH y AADC. La expresión de Ptx-3 es un marcador excelente para las células progenitoras de dopamina tardías en el cerebro medio ((Nunes y cols, 1997 ); NURR1 induce un fenotipo dopaminérgico en neuronas precursoras positivas para Ptx-3 (Saucedo-Cardenas y cols,1998)

La expresión de TH es dependiente de NURR1, al ser regulado por este durante el desarrollo de la neurona DA; se sugiere que NURR1 es capaz de suprimir las acciones de un elemento regulador negativo vinculando a través del elemento NBRE, actuando como un des-represor de la expresión de TH dentro del contexto de una célula progenitora de neuronas (Saucedo-Cardenas y cols, 1998) DA del mesencéfalo in vitro Se ha informado que MANF (Voutilainen, et al., 2009) protege la TH de cuerpos celulares dopaminérgicos positivos en el SN y fibras TH-positivas en el cuerpo estriado, y se expresa en el desarrollo sistema nigro-estriado de los ratones, los cuales son haces se proyectan desde la SN al cuerpo estriado (Eilam y cols 1998). Se observó una disminución de las neuronas catecolaminérgicas, productoras de catecolaminas como la dopamina, en el diencéfalo, y condujo a una disminución significativa de la dopamina durante el desarrollo embrionario del pez cebra. Además, la inyección ectópica del ARNm de MANF permitió rescatar la disminución de células positivas para TH1 en el diencéfalo en las larvas deficientes en NURR1. Por último, se observó un mayor nivel de expresión de NURR1 en peces deficientes en MANF , mientras que la sobreexpresión del ARNm de MANF previno esta sobreexpresión lo que indican un posible efecto inhibidor de MANF sobre NURR1, y de dirigir precursores dopaminérgicos a su diferenciación en neuronas DA maduras. Aún no está claro si MANF y NR4A2 regulan el desarrollo de las neuronas DA por medio del mismo mecanismo o si