Sistema renina-angiotensina y degeneración dopaminérgica, papel de la activación microglial, el complejo NADPH-oxidaxa y canales de potasio mitocondriales dependientes de ATP, implicaciones en neuroprotección

Resumen

Sistema Renina-Angiotensina y degeneración dopaminérgica: Papel de la activación microglial, el complejo NADPH-oxidasa y canales de potasio mitocondriales dependientes de ATP. Implicaciones en neuroprotección La enfermedad de Parkinson (EP) es una enfermedad neurodegenerativa frecuente caracterizada por la pérdida progresiva de neuronas dopaminérgicas. Numerosos estudios han puesto de manifiesto que tanto el estrés oxidativo como los procesos inflamatorios y la disfunción mitocondrial juegan un papel clave en el inicio y/o al menos, en la progresión de la EP. En esta tesis nos hemos centrado en el estudio de los posibles mecanismos y factores implicados en estos procesos, así como en el desarrollo de nuevas estrategias neuroprotectoras empleando tanto modelos animales de EP como cultivos celulares. En la actualidad se sabe que además del sistema renina-angiotensina (SRA) clásico existen SRA locales en diferentes tejidos, entre ellos el cerebro y se ha relacionado al SRA cerebral con los procesos inflamatorios y estrés oxidativo. Se ha visto que la angiotensina II (AII), principal efector del sistema, tiene acciones pro-inflamatorias y que es capaz de producir especies oxigenadas reactivas (EORs) a través de la activación del complejo NADPH-oxidasa. Por este motivo nos hemos centrado en el estudio del papel de distintos componentes del SRA, especialmente de AII y de sus receptores (receptores de AII de tipo 1 (AT1) y de tipo 2 (AT2)); así como también la posible implicación del receptor de pro-renina (PRR) en la degeneración dopaminérgica inducida por neurotoxinas in vivo e in vitro. Por otro lado, se ha visto que el receptor gamma activado por peroxisomas (PPAR-¿) juega un importante papel anti-inflamatorio tanto a nivel periférico como a nivel del sistema nervioso central, y que además existe una relación entre PPAR-¿ y el SRA. Por ello nos planteamos estudiar el papel neuroprotector de este receptor en modelos animales de EP. Además, hemos estudiado la posible implicación de los canales de potasio mitocondriales dependientes de ATP (mitoK(ATP)) en la neurodegeneración dopaminérgica inducida por neurotoxinas y potenciada por AII, ya que numerosos estudios han demostrado que la apertura de estos canales produce un incremento en la producción de EORs a partir de la mitocondria y se ha propuesto una posible interacción entre el SRA y la mitocondria cuyo fundamento no ha sido clarificado. Por último, se sabe que el enzima Rho quinasa (Rock) forma parte de la cascada de señalización intracelular tras la activación de los receptores AT1 y hemos querido analizar si este enzima está implicado en los mecanismos neurodegenerativos inducidos por la neurotoxina MPTP y potenciados por AII, tanto in vitro como in vivo. Los primeros resultados obtenidos en el desarrollo de esta tesis fueron publicados en la revista Journal of Neurochemistry y muestran en cultivos primarios mesencefálicos que la degeneración dopaminérgica inducida por la neurotoxina 1-metil¬4-fenil-1,2,3,6-terahidropiridina/ 1-metil-4-fenil-piridina (MPTP/MPP+) es amplificada por acción de la AII e inhibida mediante el uso de antagonistas de los receptores AT1. Además, los resultados obtenidos sugieren que proteína quinasa C, la población microglial y la activación del complejo NADPH-oxidasa median este efecto. Del mismo modo, en ratones se ha visto que el uso de antagonistas de los receptores AT1 inhibe tanto la degeneración dopaminérgica como la activación microglial temprana y la activación del complejo NADPH-oxidasa inducidos por MPTP (1). Por otro lado, publicamos en Journal Neuropathology and Experimental Neurology que el tratamiento de cultivos primarios mesencefálicos con el antagonista del receptor de pro-renina, HRP, produce una disminución en la neurodegeneración dopaminérgica inducida por la neurotoxina 6-hidroxidopamina (6-OHDA); mientras que la adición de renina incrementa la muerte neuronal dopaminérgica inducida por 6-OHDA. Estos resultados sugieren la existencia de mecanismos intracelulares independientes de AII extracelular, que generarían AII intracelular mediante la activación de los receptores PRR y que podrían contribuir al progreso de la neurodegeneración dopaminérgica (2). En el artículo titulado ¿Involvement of PPAR-¿ in the neuroprotective and anti-inflammatory effects of angiotensin type 1 receptor inhibition: effects of the receptor antagonist telmisartan and receptor deletion in a mouse MPTP model of Parkinson¿s disease¿ publicado en Journal of Neuroinflammation, hemos puesto de manifiesto que el tratamiento oral con telmisartán en ratones tratados con MPTP tiene un efecto neuroprotector sobre las neuronas dopaminérgicas e inhibe la respuesta microglial inducida por la neurotoxina. Estos efectos neuroprotectores son inhibidos mediante el tratamiento simultáneo con un antagonista de PPAR-¿, el GW9662. Así mismo, ratones knock-out para AT1a tratados con MPTP muestran una pérdida dopaminérgica y una activación microglial significativamente menor a la observada en ratones salvajes. Y al igual que observamos en los ratones salvajes, el tratamiento simultáneo con el inhibidor de PPAR-¿, GW9662, inhibe el efecto neuroprotector consecuencia de la ausencia de los receptores AT1a en los ratones knock-out. Estos resultados sugieren que el telmisartán posee un efecto neuroprotector contra la neurodegeneración dopaminérgica y que dicho efecto es mediado a través de la activación de PPAR-¿. Además, los resultados obtenidos en los ratones knock-out nos sugieren que el bloqueo de los receptores AT1, independiente de posibles efectos farmacológicos directos sobre PPAR-¿, protege a las neuronas dopaminérgicas y que la activación de PPAR-¿ está implicada en este efecto (3). Al estudiar la posible implicación de los canales mitoK(ATP) en la degeneración dopaminérgica hemos visto que el tratamiento de cultivos primarios mesencefálicos con dosis bajas de 6-OHDA induce la formación de bajos niveles de EORs a través de diversos mecanismos. Estos niveles de EORs son insuficientes para inducir la muerte neuronal dopaminérgica por sí solos, pero suficientes para actuar como desencadenantes de la activación de los canales mitoK(ATP), y de este modo estimular la producción de más EORs que conllevarían finalmente a la neurodegeneración dopaminérgica. Estos resultados fueron publicados en Neurotoxicity Research (4). Siguiendo esta línea, los siguientes resultados que obtuvimos fueron publicados en Age donde mostramos que el tratamiento conjunto con dosis bajas de 6-OHDA y AII induce un aumento significativo de la muerte de las neuronas dopaminérgicas in vitro. Nuestros resultados muestran además que el bloqueo de los canales mitoK(ATP) con el antagonista ácido 5¬hidroxidecanoato (5-HD) inhibe el aumento en la neurodegeneración dopaminérgica inducido por la AII, el incremento en la formación de superóxido y EORs derivadas de superóxido. Además el tratamiento con 5-HD bloquea el aumento en el potencial de membrana mitocondrial interna inducido por AII. Estos resultados sugieren que la activación de los canales mitok(ATP) podría jugar un papel clave en los efectos que la AII tiene sobre el envejecimiento y la neurodegeneración (5). En un último estudio titulado ¿Involvement of microglial RhoA/Rho-Kinase pathway activation in the dopaminergic neuron death. Role of angiotensin via angiotensin type 1 receptors¿ publicado en Neurobiology of Disease, hemos visto que el efecto amplificador de la AII sobre la neurodegeneración dopaminérgica inducida previamente por la neurotoxina MPP+ es bloqueado cuando tratamos los cultivos mesencefálicos con el inhibidor de Rock, Y-27632. Este resultado fue corroborado in vivo, de manera que ratones tratados con el inhibidor Y-27632 y MPTP muestran una degeneración dopaminérgica significativamente menor a la observada en los ratones tratados únicamente con MPTP. Por otro lado, hemos analizado la actividad Rock en mesencéfalo de ratones salvajes y ratones knock-out para AT1a. Hemos observado que la actividad del enzima es significativamente mayor en los ratones salvajes tratados con MPTP con respecto a los ratones control y con respecto a los ratones knock-out tratados con MPTP. De modo que podemos decir que Rock juega un papel destacado en los mecanismos neurodegenerativos inducidos por AII, y que el uso del inhibidor de Rock Y-27632 así como la carencia de receptores AT1, en el caso de los ratones knock-out, tienen un efecto neuroprotector (6). Nuestros resultados aportan nuevos datos para considerar al SRA, el receptor PPAR-¿, los canales mitoK(ATP) y al enzima Rock como potenciales dianas para desarrollar terapias neuroprotectoras en la EP. BIBLIOGRAFÍA (1) Joglar B., Rodriguez-Pallares J., Rodriguez-Perez A., Rey P., Guerra M.J., Labandeira-Garcia J.L. 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Neurobiology of Disease (In press). [I.F.(2010): 5,121 (Neurosciences, Q1)]