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Agonistas de receptores serotoninérgicos activan cascadas transduccionales involucradas en la regulación del citoesqueleto y producen cambios en la morfología de neuronas hipocampales en cultivo

Year: 2013
Type: dissertation
Abstract: La Serotonina (5-HT) es un neurotransmisor detectado tempranamente durante el desarrollo del sistema nervioso central y recientemente se ha descrito su papel sobre los procesos de migración y morfología neuronal. Mediante la inhibición farmacológica de la síntesis de 5-HT durante el desarrollo embrionario, se ha determinado que la reducción en este neurotransmisor produceefectos a largo plazo reflejado en una disminución del peso del cerebro, alteración en la maduración neuronal y una disminución de la complejidad dendrítica. La 5-HT ejerce sus acciones a través de sus receptores ionotrópicos (5HT3) y metabotrópicos (5HT¡, 5HT2, 5HT4-5HT7). Algunos de ellos se expresan tempranamente durante el desarrolloembrionario y más aún puede variar su distribución y/o niveles en forma dinámica durante el desarrollo pre y posnatal. Para efectos de esta Tesis se destacan los receptores 5HT1A y 5HT7loscuales están presentes en estructuras cerebrales como el hipocampo. Interesantemente, el 5HT1A-R se expresa tempranamente durante el desarrollo embrionario; por lo cual se postulaque la 5-HT tendría un efecto modulador sobre la migración, diferenciación y viabilidad celular. En cambio, solo se ha descrito una expresión dinámica del 5HTrR durante el desarrollo posnatal; lo que sugiere una acción de este receptor en estadíos bien defmidos. La sobre-expresión de los receptores serotoninérgicos 5HT lA y 5HT7 en líneas celulares, ha permitido estudiar su acoplamiento a distintas cascadas transduccionales. Se ha descrito elacoplamiento a diversas proteínas G que permiten la activación o inhibición de proteínas efectoras como AC, fosfolipasas, regulación de canales iónicos y activación de las vías MAPK yPBK-Akt, entre otras. Estas vías participan promoviendo la formación de neuritas y dendritas y han sido involucradas con la regulación de la plasticidad sináptica. En contraste, los efectores de estos receptores descritos en líneas celulares no han sido bien definidos en neuronas. Si bien existen algunos antecedentes que apoyan la idea de que la 5-HT regula la morfología neuronal, no se ha establecido la participación de un subtipo de receptor en particular. La activación del5HT1A-R induce un aumento en el número y largo de neuritas en neuroblastoma de ratón. En relación a estos cambios morfológicos, se ha descrito que la vía de las Rho GTPasas regula el citoesqueleto a través de la modulación de la cofilina, importante regulador del citoesqueleto de actina. Se ha demostrado un acoplamiento entre el 5HT7-R y Ga12 y el aumento del crecimiento de neuritas en neuronas hipocampales, aunque no se ha dilucidado cuáles son sus efectores ríoabajo. De acuerdo a estos antecedentes se postuló la siguiente hipótesis: "Agonistas de los receptores 5HT1A y 5HT7 activan vías transduccionales que modulan el citoesqueleto, efectos que se asocian a cambios morfológicos de neuronas hipocampales en cultivos". Los objetivos fueron: 1) Determinar en neuronas hipocampales con distinta madurez, el efecto de agonistas de los receptores serotoninérgicos 5HT1A y 5HT7 sobre proteínas que participan en vías transduccionales, que tienen como blanco el citoesqueleto de microtúbulos y de actina, como Akt-GSK-3~, ERK y cofilina, respectivamente. 2) Determinar el efecto de agonistas de los receptores serotoninérgicos 5HT lA y 5HT 7 sobre la morfología de neuronas hipocampales condistinta madurez. Estos objetivos se desarrollaron utilizando antagonistas específicos para los receptores 5HT1A (WAY-100635) y 5HT7 (SB269970). En esta tesis se demostró que la distribución del receptor 5HT lA experimenta una polarización a mayor madurez del cultivo,encontrándose tempranamente en el soma y más tardíamente con una localización somato- dendrítica, sin variar el nivel del receptor. En contraste, la distribución somato-dendrítica del5HTrR fue independiente de la madurez del cultivo. A su vez, se detectaron las isoformas SHT1.-R y 5HT7b-R y cuya relación no varió durante los días del cultivo in vitro (DN). No obstante, ambas isoformas aumentan significativamente entre los 2 y 14 DIV. El 80H-DPAT,agonista de los receptores 5HT1A (Ki 10 nM) y 5HT7 (Ki 52 nM), promueve la activación de la vía Akt-GSK-3~ a los 2 DIV, efecto que involucraría la participación del 5HTrR y, probablemente al 5HT1A-R. Adicionalmente, el 80H-DPAT en neuronas más maduras (7 DIV),aumentó la activación de la Akt, efecto independiente de los receptores 5HT1A y 5HT7. Estos resultados sugieren que este agonista puede activar a otros receptores, lo que plantea unareevaluación de su acción como agonista selectivo del 5HT1A. Por otra parte, a pesar de la activación de la Akt, no se observaron cambios en la fosforilación de la GSK-3~, sugiriendo una disociación de ambas quinasas a este estadío. Adicionalmente, el 80H-DPAT ó la 5-HT nomodificaron significativamente el estado de fosforilación de las ERKl/2. La estimulación durante 24 horas con 80H-DPAT en neuronas con 2 DN aumentósignificativamente el número de las neuritas primarias, acompañado de un aumento en el largo neurítico total; efectos no asociados a los receptores 5HT1A y 5HT7. Estos resultados sugierenque el 80H-DPAT activa un receptor que incrementa el número de neuritas sin afectar su largo. Interesantemente, se observó que la estimulación con 80H-DPAT disminuyó significativamente la fosforilación inactivante de la cofilina en Ser; efecto insensible a la acción de los antagonistas de los receptores 5HT tA y 5HT 7. Similarmente, a los 7 DIV se observó una disminución significativa de los niveles fosforilados de cofilina luego de la estimulación con 5-HT, efecto no asociado a los receptores 5HT1A y 5HT7, sugiriendo la participación de un receptor serotoninérgico desconocido sobre la dinámica de actina. Adicionalmente, la activación del 5HTrR con 80H-DPAT y 5HT a los 2 DN durante 24 h disminuye el número de las dendritas primarias pero promueve crecimiento. A este mismo estadío neuronal, la 5-HT a través de 5HT1A-R y 5HTrR aumentó el crecimiento de dendritas secundarias. Por otro lado, se demostró a los 8 DN que la 5-HT aumenta el número de dendritas primarias más cortas a través de un receptor serotoninérgico desconocido.Adicionalmente, los cambios inducidos por la 5-HT a los 8 DN, indican que el 5HT1A-R promueve una reducción en el largo de las dendritas primarias, fenómeno observado por la reducción en el número de las dendritas primarias más largas (> 40 11m); efecto también observado en las secundarias más largas(> 40 11m). En apoyo, el análisis de Sholl muestra unadisminución de la complejidad neuronal asociada a este receptor. Es decir, el 5HT1A-R inhibe el crecimiento y la complejidad dendrítica, probablemente al frenar el crecimiento o elongación deéstas, quedando por establecer los mecanismos moleculares asociados. En apoyo a este hallazgo, se ha descrito recientemente en hipocampo de ratón adulto que el 5HT1A-R produce unadisminución de las dendritas terciarias. En contraste, a los 8 DIV el 5HT7-R promueve un aumento del crecimiento de dendritas primarias y secundarias, siendo este último efecto también observado por la estimulación del 5HT1KR. En resumen, el5HT1A-R promueve una disminuciónde la complejidad dendrítica, en contraste al efecto positivo de la activación del 5HTrR observado a nivel de las neuritas y dendritas; sugiriendo que estos receptores pueden modular lamorfología neuronal de forma diferencial dependiendo de la madurez del cultivo. Además, por primera vez se involucra la participación de los receptores 5HT1A y 5HT7 sobre la morfología neuronal en cultivo primario de hipocampo de rata. Además, este estudio muestra los efectos de agonistas serotoninérgicos sobre vías transduccionales relacionadas a la modulación del citoesqueleto y cambios en la morfología que depende de la madurez de neuronas hipocampales.
Language: Spanish
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7063581423
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