Envejecimiento, Alzheimer y reprogramación celular in vivo.Efecto de la sobreexpresión de GSK-3B y de los factores de Yamanaka en el sistema nervioso central.

Resumen

La glucógeno sintasa quinasa beta (GSK-3β) es una quinasa particularmente abundante en el sistema nervioso central (SNC), siendo clave en la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer. De acuerdo con esto, el ratón transgénico con sobreexpresión condicional de GSK-3β en el SNC (CamKIIα-tTA/GSK-3β) recapitula aspectos de la enfermedad de Alzheimer, como son la hiperfosforilación de tau, la muerte neuronal y la astrocitosis reactiva. Estos cambios han sido estudiados en el ratón con el sistema activado desde el nacimiento, por tanto, algunas de estas alteraciones podrían ser debidas a adapataciones producidas durante el desarrollo. En la presente tesis doctoral nuestro objetivo es explotar el potencial del sistema condicional Tet-OFF para incrementar la actividad de GSK-3β sólo durante la edad adulta. Además, para completar el estudio de los efectos de la sobreexpresión de esta enzima en el SNC en edades adultas, se empleó otro modelo conceptualmente similar, que sobreexpresa GSK-3β de manera condicional en astrocitos (GFAP-tTA/GSK-3β). La sobreexpresión de GSK-3β en el modelo murino Tet-OFF CamKIIα-tTA/GSK-3β se ha mantenido apagado durante el desarrollo embrionario y posnatal, encendiéndose en animales adultos. Este modelo recapitula aspectos relacionados con la enfermedad de Alzheimer como son el incremento de tau fosforilado, la muerte celular y la gliosis reactiva. Este resultado demuestra que la enzima GSK-3β juega un papel importante en la enfermedad y que los datos publicados previamente con numerosos modelos transgénicos no se deben, o son consecuencia, a adaptaciones a altos niveles de la enzima durante el desarrollo. El incremento de la enzima GSK-3β en animales adultos desencadena un déficit cognitivo, medido gracias al test de reconocimiento de objetos dependiente de hipocampo. Por otro lado, la sobreexpresión de GSK-3β en el ratón trangénico Tet-OFF GFAP-tTA/GSK-3β no recapitula los efectos descritos previamente en animales en los que el sistema ha estado encendido durante el desarrollo embrionario y postnatal, como son el aumento de la neurogénesis hipocampal adulta y la mejoría en la realización del test de coordinación motora rotarod. Este resultado demuestra la importancia de la quinasa durante el periodo de desarrollo embrionario y/o postnatal. En la segunda parte de la tesis doctoral hemos analizado el modelo animal Tet-ON i4F-B de expresión ubicua de los factores de Yamanaka. Así, una inducción crónica con doxiciclina de dos semanas provoca la muerte de los animales, mientras que un protocolo de inducción cíclica de dos días a la semana con doxicilina, permite la supervivencia de los animales al menos durante 15 semanas. En ambas situaciones se expresan los factores de Yamanaka (medidos por RT-PCR) en diferentes estructuras cerebrales. Con el envejecimiento van produciéndose modificaciones epigenéticas postraducionales en las neuronas granulares del giro dentado en el ratón. En la presente tesis doctoral describimos como la reducción de la trimetilación de la histona H3 es revertida por la inducción cíclica de los factores de Yamanaka (OSKM) empleados en reprogramación celular. Además, encontramos que la expresión de los OSKM producía alteraciones en la neurogénesis hipocampal adulta (doblecortina y calretinina) y los niveles de GluN2B, que podrían resultar en un incremento de la supervivencia de los precursores neuronales durante la maduración. Este dato sería coherente con el hallazgo de una mejoría en la realización del test de reconocimiento de objetos a tiempos largos, dependiente de los niveles de expresión de los factores de reprogramación. Concluimos que la reprogramación celular in vivo en el hipocampo podría ser relevante en el abordaje de los trastornos neurodegenerativos.