Organització molecular dels aferents sinàptics de tipus c i la seva implicació en la patologia degenerativa de la neurona motora

Resumen

La esclerosis lateral amiotròfica (ELA) es una enfermedad que cursa con degeneración y pérdida de las motoneuronas (MNs), determinando una parálisis muscular progresiva y de pronóstico fatal. La acumulación de la proteína superóxido dismutasa 1 mal plegada (mfSOD1) en las MNs es el factor intrínseco distintivo de la patología en el modelo murino para el estudio de la ELA SOD1G93A, el cual reproduce una forma familiar de la ELA humana. No obstante, factores extrínsecos a las MNs como la actividad eléctrica mediada por las aferencias sinápticas, así como el entorno celular determinado por las células gliales, también son muy relevantes en la fisiopatología de la ELA. Entre las aferencias, los botones C (BC) son unos importantes reguladores colinérgicos de la excitabilidad de las MNs. Estos se caracterizan por tener una cisterna subsináptica (SSC) adyacente a la membrana postsináptica, dónde se ha descrito un complejo macromolecular específico formado por distintas proteínas, entre ellas, la neuregulina-1 (NRG1). Aunque se han descrito alteraciones en los BC en la ELA, la función de la NRG1 en la fisiología y la patología de la MN es completamente desconocida. El objetivo del presente trabajo ha sido caracterizar mejor la arquitectura molecular del BC y analizar sus alteraciones, así como su implicación en la regulación de la respuesta microglial alrededor de las MNs dañadas. Para esta finalidad, hemos analizado la localización y distribución de varias proteínas de los subcompartimentos sinápticos de los BC y su relación con la glía mediante microscopía confocal y electrónica en distintos modelos animales. Los resultados demuestran que, en la SSC, la NRG1 está ubicada en microdominios muy específicos y no solapados con otras proteínas, mientras que su receptor, los ErbB2/4, están presentes en el compartimento presináptico adyacente. Por otro lado, también se ha evidenciado que las distintas isoformas de NRG1 regulan funciones diferentes en los BC específicamente a nivel pre- o postsináptico. Las aferencias de tipo C se desorganizan en presencia de un estrés agudo como es la lesión del nervio periférico, dónde ésta pérdida de BCs se produce junto a un aumento del reclutamiento de células microgliales. Además, la microglía, está involucrada en la eliminación de los detritus de los terminales sinápticos previamente desintegrados por la vía necroptótica activada después de la axotomía. En el modelo murino SOD1G93A, hemos definido 3 fenotipos de MNs de acuerdo a la expresión de mfSOD1 y a la degeneración vacuolar. Hemos caracterizado la vacuolización mediante marcadores mitocondriales y de vesículas extracelulares, así como su relación con los cambios con las aferencias sinápticas y la activación microglial. En conjunto, nuestros resultados aportan nuevos datos sobre la organización de los BC y de los cambios que tienen lugar tan en lesiones agudas en las MNs como en la ELA. También aportamos nuevos datos sobre la citopatologia relacionada con la expresión de mfSOD1 durante las fases iniciales de la degeneración de las MNs en la ELA.