Contribución de la regulación del receptor de neurotrofinas TrkB a la muerte neuronal en isquemia cerebral

Autor: Sánchez Tejeda, Gonzalo
Přispěvatelé: Díaz-Guerra, Margarita, Díaz-Guerra González, Margarita, UAM. Departamento de Anatomía, Histología y Neurociencia, Instituto de Investigaciones Biomédicas 'Alberto Sols' (IIBM)
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Biblos-e Archivo. Repositorio Institucional de la UAM
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Digital.CSIC. Repositorio Institucional del CSIC
Popis: Tesis Doctoral presentada por Gonzalo Sánchez Tejeda, licenciado en Biología, para optar al grado de Doctor por la Universidad Autónoma de Madrid, y realizada en el Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-IIBM).-- Esta obra está bajo una licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Sin Obra Derivada 4.0 Internacional.
[ES]: La señalización neurotrófica mediada por los receptores TrkB es crítica en el funcionamiento y supervivencia neuronales. En isquemia cerebral se produce un desbalance de las principales isoformas de este receptor expresadas en neuronas, la isoforma catalíticamente activa TrkB full length (TrkB-FL) y la truncada TrkB-T1 que carece del dominio tirosina quinasa. Este desajuste es consecuencia de diversos mecanismos inducidos en excitotoxicidad: la inversión del patrón transcripcional del gen Ntrk2, que favorece la expresión de TrkB-T1 sobre TrkB-FL, y el procesamiento por calpaína de TrkB-FL en regiones próximas a su Y515, que genera un receptor truncado similar a TrkB-T1 y un fragmento intracelular con el dominio tirosina quinasa intacto. En esta Tesis hemos demostrado la existencia de un tercer mecanismo consistente en la proteólisis por metaloproteinasas del dominio extracelular de TrkB-FL y TrkB-T1, resultando en la liberación de su ectodominio al medio extracelular donde podría unir BDNF y reducir su disponibilidad. El fragmento C-terminal de TrkB-T1, al contrario de lo que ocurre con el generado de TrkB-FL, es procesado ulteriormente en su zona intramembrana por γ-secretasas que desprenden su pequeño dominio intracelular hacia el citosol. Estas alteraciones de la vía BDNF/TrkB producidas en condiciones patológicas contribuyen activamente a la muerte neuronal, por lo que su mantenimiento constituye una estrategia potencial para el tratamiento en isquemia cerebral y numerosas patologías con un componente excitotóxico. Concretamente, en este trabajo hemos desarrollado péptidos con el receptor TrkB como diana que, al contener la secuencia transactivadora de la proteína Tat del VIH, son permeables a la membrana plasmática y tienen potencial para atravesar la barrera hematoencefálica (BHE). En condiciones de excitotoxicidad, el péptido TFL457 es capaz de prevenir la degradación proteolítica de TrkB-FL y preservar un receptor que mantiene la fosforilación en su residuo Y816, mientras que TT1 interfiere las rutas de señalización de TrkB-T1 y podría contrarrestar el efecto producido por el incremento de esta isoforma en excitotoxicidad. Ambas aproximaciones han demostrado efecto neuroprotector frente a la muerte neuronal excitotóxica, revelándose como prometedoras herramientas terapéuticas. Finalmente, hemos comprobado que los fragmentos derivados del procesamiento de TrkB son capaces de difundir a la sangre y al líquido cefalorraquídeo (LCR) en modelos animales de isquemia cerebral, por lo que podrían constituir novedosos biomarcadores para predecir el curso de esta enfermedad.
[EN]: Neurotrophin signaling through TrkB receptors is essential for neuronal function and survival. Ischemic stroke causes an imbalance of the main isoforms of this receptor expressed in neurons: catalytic isoform TrkB full length (TrkB-FL) and truncated TrkB-T1 lacking the tyrosine kinase domain. This dysregulation is the consequence of several mechanisms induced in excitotoxicity: inversion of the Ntrk2 gene transcriptional pattern, which favors TrkB-T1 expression over TrkB-FL, and calpain processing of TrkB-FL near its Y515 residue, originating a truncated receptor similar to TrkB-T1 and an intracellular fragment which contains the tyrosine kinase domain. In this work we unveil a third mechanism consisting of ectodomain shedding by metalloproteases of TrkB-FL and TrkB-T1 that generates a soluble fragment that could act as a BDNF scavenger. C-terminal fragment of TrkB-T1, but not TrkB-FL, is subsequently cleaved by γ-secretases and releases its short intracellular domain to the cytosol. These BDNF/TrkB alterations contribute to neuronal death in pathological conditions. Therefore, their recoveries constitute a potential strategy to the treatment of ischemic stroke and other pathologies with an excitotoxic component. According to this hypothesis, we develop peptides targeting TrkB receptor that contain HIV Tat transactivator protein, able to cross the blood-brain-barrier and cell membrane. During excitotoxic conditions TFL457 peptide is able to prevent the TrkB-FL proteolytic degradation and to preserve the phosphorylation of its Y816 residue. In the other hand TT1 disrupts TrkB-T1 signaling pathways and it could counteract the upregulation effect of this isoform in excitotoxicity. Both approaches have shown neuroprotective effect against excitotoxic neuronal death, revealing themselves as promising therapeutic tools. Finally, we found that TrkB fragments produced by protease activity can diffuse to blood and cerebrospinal fluid of animal models of ischemic stroke. Consequently, they might provide useful biomarkers for monitoring progression of the disease.
Databáze: OpenAIRE
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