Análisis del efecto neuroprotector del gen Parkin y su relación con la vía PI3K/AKT en un contexto neurotóxico

Abstract

La enfermedad de Parkinson (EP) es la segunda enfermedad neurodegenerativa más frecuente, después de la enfermedad de Alzheimer (EA). Su incidencia ha venido en aumento y se espera que siga esta tendencia, por lo cual, la EP ha adquirido importancia a nivel global. Su etiología no es bien conocida, y aún cuando se ha avanzado en el conocimiento de algunos factores implicados en el desarrollo de la enfermedad, no se ha descrito cuál es la etiología de la EP, especialmente de aquella esporádica. Si bien, se han encontrado algunos casos de origen genético con agregación familiar, en la mayoría de los casos no se encuentra una causa de la muerte neuronal; pero el estudio de los casos familiares puede dar luz a la incógnita sobre la etiología. Para la EP se han descrito algunas mutaciones en proteínas que regulan la fusión y fisión de las mitocondrias. Parkin es una de esas proteínas, y se sabe que su ausencia o disfunción lleva a la muerte celular dopaminérgica selectiva, por alteración de la homeostasis energética y activación de vías de muerte celular dependientes de la mitocondria. Se ha demostrado que la sobreexpresión de Parkin genera un efecto neuroprotector, y modifica la dinámica de la regulación mitocondrial, pero no se ha descrito bien el mecanismo molecular por medio del cual se ejerce esta protección. Este trabajo surgió de la necesidad de investigar los mecanismos moleculares implicados en la sobreexpresión de la proteína del gen parkin y su efecto sobre la susceptibilidad de neuronas mesencefálicas frente a Ceramida, Rotenona y 6-OH Dopamina, evaluando la contribución de la vía de supervivencia neuronal mediada por PI3K/AKT. Células dopaminérgicas de origen murino en cultivo fueron sometidas a Ceramida, 6-OH Dopamina y Rotenona, bajo la sobreexpresión transitoria de Parkin en su versión silvestre y dos mutantes, evaluando la viabilidad de las células por MTT y analizando los niveles de AKT fosforilado por western blot como evidencia de activación de la vía de superviviencia PI3K/AKT. La sobreexpresión de Parkin en su versión silvestre protege contra la muerte neuronal inducida por Ceramida y 6-Hidroxidopamina, pero no contra Rotenona, Dicho efecto se pierde con la sobreexpresión de las versiones mutantes de Parkin. La protección se logró relacionar con aumento de la fosforilación de AKT. Las células que sobreexpresaban Parkin en sus versiones mutantes no lograban la activación con la misma intensidad de dicha vía de señalización, demostrando la importancia de la activación de AKT para la supervivencia neuronal.

Abstract. Parkinson’s Disease (PD) is the second most frequent neurodegenerative disorder, after Alzheimer’s disease (AD). It’s incidence has being raising and it is expected that this trend continue, because of this, PD has acquired importance globally. It’s etiology is not well known, and nevertheless there is progress in the knowledge of some factors involved in the development of the disease, it hasn’t been described which is the etiology of PD, specially the sporadic variant. It has been found some patients with genetic origin and familial aggregation, in the greater part of the cases it is not found a cause for neuronal death, but the study of familial cases can bring light to the mystery about its etiology. It has been described some mutations in proteins that regulates mitochondrial fusion and fission. Parkin is one of those proteins, and it is known that its absence or dysfunction leads to selective dopaminergic cell death, by altering energetic homeostasis and activation of cell death pathways that depend on mitochondria. It has been demonstrated that the overexpression of Parkin generates a neuroprotector effect and modifies the dynamics of mitochondrial regulation, but it is not clearly described the molecular mechanism by which this protect is carried out. This work raised from the needs of investigating the molecular mechanisms involved in the overespression of the protein from Parkin gene and its effect on the susceptibility of mesencephalic neurons exposed to Ceramide, Rotenona and 6-OH Dopamine, evaluating the contribution of the PI3K/AKT cell survival pathway. Murine derived cultured dopaminergic cells were subjected to Ceramide, 6-OH Dopamine and Rotenona, with the background of the transient overexpression of the wild type and mutant versions of Parkin, evaluating the viability of the cells with MTT and analyzing the levels of phosphorilated AKT by western blot as an evidence of the activation of the PI3K/AKT survival pathway. Parkin overexpression in its wild type version protects against neuronal cell death induced by Ceramide and 6-OH Dopamine, but not against Rotenona. Such effect is lost with the overexpression of mutated versions of Parkin. Protection was related with the raise of AKT’s phosphorilation. Cells that overexpreseed mutant versions of Parkin did not achieve the activation with the same intensity of that cell survival pathway, demonstrating the importance of the activation of AKT for neuronal survival.