Bases moleculares de la neurodegeneración en la enfermedad de Alzheimer: papel de P86L-CALHM1 y búsqueda de nuevos fármacos

Resumen

Debido al progreso de las sociedades industrializadas, las patologías relacionadas con el envejecimiento, como la enfermedad de Alzheimer (EA), se han visto incrementadas, convirtiéndose en un problema socio-sanitario y económico. La lucha contra la demencia nos ha llevado a gastar millones de euros en miles de investigaciones básicas y clínicas. En la actualidad, se cree que diversos factores genéticos y ambientales conllevan al establecimiento de la EA; sin embargo, seguimos sin saber su etiopatogenia y sin entender los mecanismos de neurodegeneración de ciertas poblaciones neuronales. Por tanto, no solo carecemos de fármacos efectivos que frenen o, al menos, retrasen la pérdida neuronal, sino que también ignoramos cuáles son las dianas terapéuticas a tratar. Es por ello por lo que se precisan nuevas ideas acerca de los mecanismos patológicos en la EA. Tras décadas de investigaciones, solo sabemos que durante la evolución de la EA, la neurodegeneración aparece en el córtex entorrinal, desde donde se expande hacia áreas límbicas y, posteriormente, al isocórtex. La muerte celular comienza en las neuronas colinérgicas, las cuales conforman la población neuronal más vulnerable de esta patología, aunque según avanza la enfermedad, otros sistemas de neurotransmisión se encuentran afectados, como el glutamatérgico, el dopaminérgico o el serotoninérgico. La pérdida de las neuronas en la EA es debido a un proceso complejo y no bien entendido, que incluye dishomeostasia del Ca2+, alteraciones mitocondriales y estrés oxidativo, agregación del péptido ß-amiloide (ßA), hiperfosforilación de la proteína tau, pérdida sináptica y neuroinflamación. Las teorías colinérgica, amiloidea o la basada en la dishomeostasia del Ca2+ hacen responsables de la EA a estos procesos; sin embargo, aun es controvertido el papel fisiológico que posee cada mecanismo patológico. En esta Tesis, hemos fijado nuestra atención en el polimorfismo P86L del nuevo canal de Ca2+ CALHM1 (P86L-CALHM1), el cual ha sido relacionado epidemiológicamente con la EA. Está demostrado que P86L-CALHM1 altera la homeostasia del Ca2+ y promueve la acumulación de las especies más tóxicas del ßA. Nuestro objetivo fue explorar cómo P86L-CALHM1 altera la homeostasia del Ca2+ intracelular y si esta mutación hacía a las células más vulnerables frente a estímulos tóxicos relacionados con la EA. Además, hemos intentado buscar fármacos moduladores tanto de CALHM1 (como herramienta farmacológica), como de P86L-CALHM1 (con el fin de mitigar el efecto de la mutación). Centrándonos en la localización de CALHM1 y P86L-CALHM1, hemos confirmado que se distribuyen en la membrana plasmática y en el retículo endoplásmico (RE). Posteriormente, hemos analizado la homeostasia del Ca2+ en varias organelas (citosol, mitocondria, RE y núcleo) en presencia de CALHM1 o P86L-CALHM1. En todos los casos, los protocolos de reintroducción de Ca2+ activaron al canal de Ca2+ CALHM1, generando una clara señal de Ca2+; sin embargo, la señal fue más pequeña y sostenida en el tiempo en las células que expresaban P86L-CALHM1. Por otra parte, hemos realizado un cribado farmacológico para tratar de hallar un modulador del canal de Ca2+. Por primera vez, hemos descrito un compuesto orgánico capaz de bloquear selectivamente a muy bajas concentraciones (en el rango de micromomolar) la forma nativa del canal CALHM1: el CGP37157. No obstante, hemos fracasado en el intento de mitigar el efecto de la mutación P86L-CALHM1 sobre la homeostasia del Ca2+. Finalmente, hemos demostrado que P86L-CALHM1 confiere a las células una mayor vulnerabilidad hacia estímulos tóxicos relacionados con la EA, tales como el ácido okadaico o el ßA, en contraste con otros venenos. Esta vulnerabilidad conlleva a la muerte celular mediante la activación de la ruta apoptótica, puesto que la expresión de P86L-CALHM1, junto a la exposición del ßA, reduce no solo la expresión, sino también la activación de proteínas "pro-vida", tales como ERK1/2 o CREB. Como conclusión, P86L-CALHM1 altera la homeostasia del Ca2+ y, en presencia de ßA, incrementa la vulnerabilidad celular hacia la muerte apoptótica.