Υπό συνθήκη διάσωση φαινοτύπων συσχετιζόμενων με το γονίδιο NR4A2: λειτουργικός συσχετισμός με την α-συνουκλεΐνη

 
This item is provided by the institution :
University of Ioannina
Repository :
Repository of UOI Olympias
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share



PhD thesis (EN)

2011 (EN)
Υπό συνθήκη διάσωση φαινοτύπων συσχετιζόμενων με το γονίδιο NR4A2: λειτουργικός συσχετισμός με την α-συνουκλεΐνη

Αργυροφθαλμίδου, Μαρία

Γεωργάτος, Σπυρίδων (EL)
Αργυροφθαλμίδου, Μαρία
Νόσος Πάρκινσον Ντοπαμινεργική λειτουργία Μηχανισμοί παθογένειας; Μυϊκά μοντέλα Αλφα - συνουκλεΐνη
-

Η νόσος Πάρκινσον είναι μια προοδευτική, νευροεκφυλιστική νόσος, που προσβάλλει το 1% του πληθυσμού ηλικίας άνω των 65 ετών. Βασικά παθοφυσιολογικά χαρακτηριστικά της νόσου αποτελούν η απώλεια ντοπαμινεργικών νευρώνων και η παρουσία των σωματίων Lewy, πρωτεϊνικών συσσωματωμάτων πλούσιων στην πρωτεΐνη α-συνουκλεΐνη. Στη ΝΠ οι ντοπαμινεργικοί νευρώνες, που ξεκινούν από τη μέλαινα ουσία και νευρώνουν το ραβδωτό σώμα, σταδιακά εκφυλίζονται, με αποτέλεσμα τη μείωση των επιπέδων ντοπαμίνης και την εμφάνιση κινητικών συμπτωμάτων. Η ακριβής αιτιολογία της ΝΠ δεν είναι ως σήμερα γνωστή, ενώ διάφοροι γενετικοί και περιβαλλοντικοί παράγοντες έχουν αναδειχθεί για τη συμμετοχή τους στην έναρξη και εξέλιξη της νόσου. Ένα από τα γονίδια που έχουν συσχετιστεί με τη ΝΠ είναι το Nurr1, ένας μεταγραφικός παράγοντας απαραίτητος για την ανάπτυξη και διαφοροποίηση των ντοπαμινεργικών νευρώνων. Από το 2003 μέχρι σήμερα έχουν εντοπιστεί 6 μεταλλάξεις του Nurr1 σε ασθενείς με ΝΠ, οι οποίες μειώνουν τα επίπεδα του mRNA. Επιπλέον, ενώ τα επίπεδα έκφρασης του Nurr1 μειώνονται προοδευτικά με την ηλικία, σε ασθενείς με ΝΠ παρατηρείται περαιτέρω μείωση και μάλιστα ειδικά σε νευρώνες με σωμάτια Lewy. Όπως έχει δειχθεί από πειράματα σε κυτταρικές σειρές, αλλά και ποντίκια, ο Nurr1 έχει μια σχέση αντίστροφης ρύθμισης με την α-συνουκλεΐνη, καθώς η υπερέκφραση της α-συνουκλεΐνης προκαλεί μείωση του Nurr1. Αντίστοιχα, μείωση του Nurr1 με shRNA επιφέρει αύξηση της ενδογενούς α-συνουκλεΐνης σε κυτταρικές σειρές. Όπως και ο Nurr1, η α-συνουκλεΐνη συσχετίζεται έντονα με τη ΝΠ, καθώς αποτελεί το βασικό συστατικό των σωματίων Lewy, ενώ τόσο μεταλλάξεις, όσο και διπλασιασμοί και τριπλασιαμοί του γονιδίου έχουν βρεθεί σε ασθενείς με ΝΠ. Επιπλέον, τα επίπεδα έκφρασης της α-συνουκλεΐνης αυξάνονται προοδευτικά με την ηλικία. Η α-συνουκλεΐνη (ASYN) είναι μια εγγενώς εύκαμπτη πρωτεΐνη, που εντοπίζεται σε υψηλές συγκεντρώσεις στις προσυναπτικές απολήξεις και ο φυσιολογικός της ρόλος φαίνεται να σχετίζεται με τη συναπτική μεταγωγή και πλαστικότητα. Ωστόσο, σε παθολογικές καταστάσεις όπως η ΝΠ, αναδιπλώνεται σχηματίζοντας τοξικά ολιγομερή που συσσωρεύονται στα σωμάτια Lewy. Στην παρούσα μελέτη, θελήσαμε να διερευνήσουμε τους μηχανισμούς παθογένειας της ΝΠ, μελετώντας τις λειτουργικές επιπτώσεις της αντίστροφης ρύθμισης του Nurr1 και της ASYN, τόσο στο ντοπαμινεργικό σύστημα, όσο και στο ευρύτερο ΚΝΣ. Για το σκοπό αυτό, δημιουργήσαμε δυο διαγονιδιακές σειρές ποντικιών που υπερεκφράζουν ανθρώπινη ASYN ενώ είναι ημίζυγα για το Nurr1. Η πρώτη (σειρά 2Hit-DA(120)), υπερεκφράζει την περικομμένη ASYN-120 υπό το ντοπαμινεργικό υποκινητή της ΤΗ, ενώ η δεύτερη (σειρά 2Hit-CNS(A53T)) τη μεταλλαγμένη ASYN-Α53Τ υπό τον πανευρωνικό υποκινητή Prion. Πρόκειται για δυο πρωτεϊνικές μορφές με αυξημένη τοξικότητα, που σχετίζονται με ταχύτερο ρυθμό συσσωμάτωσης και έχουν βρεθεί σε ασθενείς με ΝΠ. Αναλύοντας τους σχετικούς φαινοτύπους σε επίπεδο συμπεριφορικό, βιοχημικό και ιστολογικό, διαπιστώσαμε ότι η αντίστροφη ρύθμιση των δυο αυτών παραγόντων επιφέρει σημαντικές επιπτώσεις στη λειτουργία του ντοπαμινεργικού συστήματος και μάλιστα με τρόπο συνεργιστικό. Τα ποντίκια που υπερεκφράζουν την ASYN-120 στο ντοπαμινεργικό σύστημα ενώ είναι ημίζυγα για το Nurr1 (σειρά 2Hit-DA(120)), παρουσιάζουν μια πρώιμη διαταραχή του ντοπαμινεργικού συστήματος, που χαρακτηρίζεται από μείωση τόσο των επιπέδων ολικής ντοπαμίνης, όσο και του μεταφορέα της (DAT), στο ραβδωτό. Ο φαινοτυπικός αντίκτυπος της διαταραχής αυτής συνοψίζεται σε μια σημαντική αύξηση της κινητικής δραστηριότητας, συμπεριφορά η οποία εξαρτάται με τρόπο ανάλογο από τη δράση της εξωκυττάριας ντοπαμίνης στη συναπτική σχισμή. Καθώς η παραμονή της ντοπαμίνης στον εξωκυττάριο χώρο καθορίζεται από το ρυθμό επαναπρόσληψης της, που επιτελείται από το DAT, συμπεραίνουμε ότι παρατηρούμενη υπερκινητικότα οφείλεται στη μείωση των επιπέδων του τελευταίου. Η συνεργιστική επίδραση του Nurr1 και της ASYN στη λειτουργία του ντοπαμινεργικού συστήματος επιβεβαιώνεται και στη διαγονιδιακή σειρά 2Hit-CNS(A53T), όπου τα Nurr1+/- ποντίκια εμφανίζουν σημαντικά χαμηλότερα επίπεδα ντοπαμίνης σε σχέση με τα Nurr1+/+, μόνο όταν ταυτόχρονα υπερεκφράζεται η ASYN-Α53Τ. Η απορρύθμιση του ντοπαμινεργικού συστήματος γίνεται εμφανής και σε επίπεδο συμπεριφοράς, καθώς τα ποντίκια αυτά έχουν χαμηλότερα επίπεδα ελεύθερης δραστηριότητας και μικρότερο μήκος βηματισμού. Επιπλέον, μετά την ηλικία των 12 μηνών, στο 40% των ποντικιών παρουσιάζεται ένας πιθανόν παρκινσονικός κινητικός φαινότυπος, που χαρακτηρίζεται από δυσκαμψία σε όλο το σώμα και τελικά οδηγεί στο θάνατο. Σε επίπεδο παθοφυσιολογίας, δεν παρατηρείται απώλεια ντοπαμινεργικών νευρώνων της μέλαινας ουσίας ή των απολήξεων τους στο ραβδωτό σώμα, ενώ ο φαινότυπος αυτός συνοδεύεται από αυξημένη συσσωμάτωση ASYN στο νωτιαίο μυελό. Συνολικά, τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης καταδεικνύουν ότι η αντίστροφη ρύθμιση των δυο αυτών πρωτεϊνών έχει σημαντικές επιπτώσεις στη λειτουργία του ντοπαμινεργικού συστήματος και ότι η φύση των επιπτώσεων αυτών εξαρτάται από την έκφραση της α-συνουκλεΐνης. Επιπλέον, για πρώτη φορά φαίνεται ότι ο Nurr1 μπορεί να λειτουργεί συνεργιστικά με άλλους γενετικούς παράγοντες, στη προκειμένη περίπτωση με την α-συνουκλεΐνη, επηρεάζοντας την ισορροπία του ντοπαμινεργικού συστήματος και το κυριότερο, προκαλώντας σοβαρούς κινητικούς φαινοτύπους που προσομοιάζουν στη ΝΠ. Καθώς στο πειραματικό μας σύστημα η έκφραση του Nurr1 είναι μειωμένη καθόλη τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης, οι παρατηρούμενες λειτουργικές επιπτώσεις είναι δυνατόν να αποτελούν αποκύημα αναπροσαρμογών κατά τη διαφοροποίηση του νευρικού συστήματος. Προκειμένου να διερευνήσουμε την παραπάνω υπόθεση, κατασκευάζουμε ένα μοντέλο «υπό συνθήκη διάσωσης» χρησιμοποιώντας το σύστημα «Τet-Off» σε ποντίκια. Το σύστημα αυτό, που επιτρέπει την κατά βούληση αποσιώπηση του Nurr1 οποιαδήποτε στιγμή, μπορεί να αποτελέσει πολύτιμο εργαλείο για τη μελέτη του ρόλου του Nurr1 στη διατήρηση της λειτουργικότητας του ντοπαμινεργικού συστήματος και της εμπλοκής του στους παθοφυσιολογικούς μηχανισμούς της ΝΠ

doctoralThesis

Νόσος Πάρκινσον (EL)

Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων (EL)
University of Ioannina (EN)

Greek

2011


Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Σχολή Ιατρικής Τμήμα Ιατρικής Τομέας Λειτουργικός - Κλινικοεργαστηριακός Εργαστήριο Γενικής Βιολογίας (EL)



*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)