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

Resum

L’esclerosi lateral amiotròfica (ELA) és una malaltia que cursa amb degeneració i pèrdua de les motoneurones (MNs), determinant una paràlisi muscular progressiva i de pronòstic fatal. L’acumulació de la proteïna superòxid dismutasa 1 mal plegada (mfSOD1) en les MNs és el factor intrínsec distintiu de la patologia en el model murí per l’estudi de l’ELA SOD1G93A que reprodueix una forma familiar de la ELA humana. No obstant, factors extrínsecs a les MNs tals com l’activitat elèctrica mitjançada per les aferències sinàptiques, així com l’entorn cel•lular determinat per les cèl•lules glials, també són molt rellevants en la fisiopatologia de l’ELA. Entre les aferències, els botons C (BC) són uns importants reguladors colinèrgics de l’excitabilitat de les MNs. Aquests es caracteritzen per tenir una cisterna subsinàptica (SSC) adjacent a la membrana postsinàptica, on s’hi ha descrit un complex macromolecular específic format per diferents proteïnes, entre elles, la neuregulina-1 (NRG1). Tot i que s’han descrit alteracions en els BC en l’ELA, la funció de la NRG1 en la fisiologia i la patologia de la MN es completament desconeguda. L’objectiu del present treball ha estat caracteritzar millor l’arquitectura molecular del BC i analitzar les seves alteracions així com la implicació en la regulació de la resposta microglial al voltant de les MNs danyades. Per a aquesta finalitat, hem analitzat la localització i distribució de diverses proteïnes dins dels subcompartiments sinàptics del BC i la seva relació amb la glia mitjançant microscòpia confocal i electrònica en diferents models animals. Els resultats demostren que, en la SSC, la NRG1 està situada en microdominis molt específics i no solapats amb altres proteïnes, mentre que el seu receptor, els ErbB2/4, estan presents en el compartiment presinàptic adjacent. D’altra banda, també s’ha evidenciat que les diferents isoformes de NRG1 regulen funcions diferents en el BC específicament a nivell pre- o postsinàptic. Les aferències de tipus C es desorganitzen en presència d’estressos aguts, tals com la lesió del nervi perifèric, on aquesta pèrdua de BCs es produeix en conjunció a un augment del reclutament de cèl•lules microglials. A més, la micròglia, està involucrada en l’eliminació del detritus de terminals sinàptics prèviament desintegrats per la via necroptòtica activada després de l’axotomia. En el model murí SOD1G93A, hem definit 3 fenotips de MNs d’acord a l’expressió de mfSOD1 i a la degeneració vacuolar. Hem caracteritzat aquesta vacuolització utilitzant marcadors mitocondrials i de vesícules extracel•lulars així com la seva relació amb els canvis en les aferències sinàptiques i l’activació microglial. En conjunt, els nostres resultats aporten noves dades sobre l’organització dels BC i dels canvis que tenen lloc tant en lesions agudes en les MNs com en l’ELA. També aportem noves dades sobre la citopatologia relacionada amb l’expressió de mfSOD1 durant les fases inicials de la degeneració de les MNs en l’ELA.