Identificación de componentes moleculares sinápticos que contribuyen a la vulnerabilidad de los terminales nerviosos motores en un modelo múrido de atrofia muscular espinal

Resumen

La Atrofia Muscular Espinal (AME), la causa genética más frecuente de mortalidad infantil, es una enfermedad neurodegenerativa autosómica recesiva caracterizada por la pérdida de las motoneuronas α de la médula espinal, debilidad muscular y parálisis progresiva de los músculos axiales y proximales. La AME está causada por la pérdida o mutación en homocigosis del gen de Supervivencia de Motoneuronas 1 (SMN1), que codifica para la proteína de Supervivencia de Motoneuronas (SMN), proteína que se expresa ubicuamente y participa en el ensamblaje de las ribonucleoproteínas pequeñas nucleares (snRNP). En modelos de ratón de AME, la liberación de neurotransmisor está gravemente alterada. Sin embargo, los mecanismos moleculares del déficit sináptico y las bases de la vulnerabilidad muscular selectiva se desconocen. Los objetivos del presente estudio fueron obtener una visión más profunda del origen de la disfunción sináptica en los terminales motores, e investigar las bases moleculares de la vulnerabilidad muscular selectiva en AME. Para ello se compararon las propiedades moleculares y funcionales de los terminales nerviosos en músculos con diferente grado de afectación en el modelo de ratón SMNΔ7 usando técnicas electrofisiológicas, inmunomarcaje, microscopia de fluorescencia confocal y análisis cuantitativo de imágenes. Los resultados muestran que los niveles de expresión de sinaptotagmina-2 (Syt2), y la proteína de la vesícula sináptica 2 (SV2) B, estaban muy reducidos en los terminales AME en comparación con los controles, mientras que otras proteínas sinápticas, como sintaxina-1B ( Stx1B) y sinaptotagmina-7 (Syt7), no se vieron afectados. También se encontró que sinaptotagmina-1 (Syt1) se somete a un proceso de regulación fisiológica a la baja durante el desarrollo postnatal en los terminales nerviosos de los músculos más vulnerables, pero no en los menos afectados. Además, los ratones SMN7 muestran una reducción en la densidad de los canales de Ca2+ dependientes de voltaje tipo P/Q en la unión neuromuscular. En consonancia con estos resultados, el análisis funcional de la neurotransmisión reveló una gran reducción en la liberación evocada, una alteración de la plasticidad a corto plazo, una baja probabilidad de liberación y la incapacidad para modular normalmente el número de sitios de liberación activos. Por último, a pesar de las alteraciones estructurales y funcionales que caracterizan a los terminales nerviosos motores en AME, todavía conservan la capacidad de regular positivamente, en cierta medida, la neurotransmisión en presencia de moduladores de la liberación sináptica. Conjuntamente, proponemos que la gran reducción de Syt2 y SV2B es un factor clave en el déficit funcional sináptico y que la regulación fisiológica de Syt1 juega un papel determinante en la vulnerabilidad muscular selectiva en AME.