La ruta de señalización de la reelina y su alteración en la enfermedad de Alzheimer

Abstract

La enfermedad de Alzheimer (EA) es una enfermedad neurodegenerativa que clínicamente está caracterizada por un deterioro progresivo de la memoria y de las habilidades cognitivas. Patológicamente,la enfermedad se caracteriza por la presencia de placas seniles a nivel extracelular y ovillos neurofibrilares intracelulares. Los componentes de dichas lesiones, el péptido amiloide Abeta, por parte de las placas, y la proteína citoesquelética tau anormalmente fosforilada, en los ovillos, aparecen como los efectores neurotóxicos que conducen a la pérdida progresiva de sinapsis y neuronas. En el cerebro adulto, los procesos involucrados en la formación de la memoria a largo plazo (LTP) y la plasticidad sináptica están regulados por la glicoproteína reelina. Una vez secretada, reelina interacciona con sus receptores ApoER2 y VLDLR, y activa una ruta de señalización intracelular que determina la fosforilación de diversas quinasas, entre las cuales se encuentra, GSK-3beta la principal quinasa que interviene en la fosforilación de tau. En modelos transgénicos se ha demostrado que la falta de expresión de la reelina promueve la fosforilación de tau. Diversos estudios en humanos también sugieren que bajos niveles de reelina se relacionan con la aparición de enfermedades mentales, pudiendo participar en el desarrollo de disfunciones cognitivas moderadas y severas. Nuestro grupo de trabajo es pionero en el estudio de la reelina en la enfermedad de Alzheimer. El análisis de esta glicoproteína en extractos de cerebro humano de sujetos con Alzheimer, demuestra niveles elevados de reelina tanto de proteína como de trascripto, respecto al de sujetos sin patología. Ensayos in vitro en líneas celulares tratadas con el péptido Abeta, junto a estudios realizados con modelos de animales transgénicos de Alzheimer con sobreexpresión amiloide, han permitido demostrar que la presencia de niveles elevados de Abeta promueve un incremento en los niveles de reelina. Resulta igualmente relevante que la reelina expresada en cultivos tratados con A beta presenta una glicosilación alterada, de manera semejante a las glicoformas de reelina caracterizadas en el cerebro de sujetos con la EA. Los trabajos de investigación que se recopilan y dan lugar a esta Tesis Doctoral se centran en el estudio de la reelina en cerebros de individuos afectados por la EA. En estos trabajos, nuestro interés ha sido determinar si la reelina presente en el cerebro humano con Alzheimer es biológicamente activa. Empleando modelos celulares en presencia del péptido Abeta hemos producido glicoformas anómalas de la reelina que han resultado ser ineficaces en formar dímeros de la proteína, forma activa en la que se une a receptores y activa la ruta de señalización. De este modo, la afinidad de unión de glicoformas de reelina, expresadas en presencia de Abeta, por su receptor ApoER2 también se ve disminuida; lo que induce fallos en la traducción de la señal, afectando al estado de fosforilación de tau. Correlacionamos estas alteraciones de reelina, observados in vitro, a los caracterizados en el cerebro de sujetos con EA, en donde además de una glicosilación anómala, la reelina se asocia en formas oligoméricas distintas de los dímeros activos que están presentes en condiciones no patológicas. Ha sido también de nuestro interés investigar si el receptor ApoER2 está involucrado en la regulación de la vía de señalización de reelina, a través de su propio procesamiento. Se conocía ya que tras la unión a reelina y la activación de su cascada el receptor ApoER2 es procesado secuencialmente por actividades alfa-secretasa y gamma-secretasa. El último corte generado por gamma-secretasa libera un fragmento soluble intracelular de ApoER2. Nuestra investigación nos ha permitido avanzar en la caracterización de éstefragmento intracelular de ApoER2 y demostramos que se acumula en la región nuclear, donde modula la actividad del promotor de la reelina, disminuyendo los niveles de expresión de esta proteína. En una condición patológica, como la descrita en cerebros de sujetos de Alzheimer, donde la reelina interacciona de manera ineficaz con su receptor, es de esperar una menor generación de fragmentos del receptor ApoER2, que conllevaría una menor represión del promotor de la reelina. Esta situación promovería el mantenimiento de unos niveles de reelina altos. Aún queda por determinar por qué esta nueva reelina, expresada en un ambiente de elevada presencia de A beta, como en corteza de EA, presenta una glicosilación anómala y resulta biológicamente ineficaz en el desempeño de su función.