Estudio del comportamiento en pruebas de memoria y aprendizaje del ratón modelo de síndrome de down Ts1Cje, y su posible relación con la desregulación de la vía de señalización Akt-mTOR

Resumen

El síndrome de Down (SD) es la causa de retraso mental de origen genético más frecuente. Estudios previos muestran que la vía de señalización Akt-mTOR está hiperactiva en el hipocampo de ratones modelo de SD Ts1Cje. Como consecuencia, el proceso de traducción local, clave para ciertos tipos de plasticidad sináptica, está desregulado. En particular, la potenciación dependiente de BDNF (BDNF-LTP), que depende de mTOR, está completamente abolida. La rapamicina es un inhibidor específico de la quinasa mTOR que ha demostrado su capacidad para normalizar las tasas de traducción local y restaurar la BDNF-LTP en el hipocampo del modelo Ts1Cje. Puesto que estos efectos positivos de la rapamicina se han demostrado mediante aproximaciones experimentales in vitro o ex vivo, uno de los objetivos de esta Tesis Doctoral fue establecer si el tratamiento in vivo de ratones Ts1Cje con rapamicina producía mejora cognitiva, determinada mediante tests de memoria y aprendizaje. Además, se abordó la caracterización del proteoma sináptico de hipocampo de ratones silvestres y Ts1Cje, tratados o no con rapamicina, con objeto de identificar los cambios moleculares producidos, que podrían explicar los efectos de la rapamicina en ambos contextos genéticos (silvestre y trisómico). Como resultado de esta Tesis Doctoral se concluye que: 1. Los resultados obtenidos mediante el test de comportamiento “object recognition” muestran que los ratones Ts1Cje presentan una actividad exploratoria reducida, tanto en la fase de familiarización como en la fase de prueba. Dicho déficit es revertido con la administración de rapamicina. 2. A pesar de que los ratones Ts1Cje no muestran defectos evidentes de aprendizaje y de memoria a largo plazo ni en el test “object recognition” ni en el test “Barnes maze”, la persistencia de la memoria a largo plazo en este último caso, evaluada a los 8 días del entrenamiento, sí se vio afectada. El tratamiento de los ratones mediante inyección intraperitoneal de rapamicina también fue capaz de restaurar dicho fenotipo. 3. Los sinaptoneurosomas de hipocampo de ratón están muy enriquecidos en proteínas implicadas en traducción, tales como proteínas del ribosoma, aminoacil-tRNA-sintetasas, chaperonas, y factores de iniciación y de elongación de la traducción, en consonancia con el importante papel que tiene la traducción local en esta región del cerebro. 4. El proteoma sináptico de hipocampo de los ratones Ts1Cje es muy similar al de los ratones silvestres, detectándose diferencias en los niveles de expresión de un bajo número de proteínas, entre las que se incluyen proteínas de la ruta canónica de disfunción mitocondrial. 5. Los diferentes niveles de expresión de proteínas presentes en sinaptoneurosomas de ratones silvestres y Ts1Cje, tratados con rapamicina, sugiere que este fármaco tiene efectos opuestos en ambos casos. Así, en los sinaptoneurosomas de ratones silvestres tratados con rapamicina los niveles de proteínas implicadas en fosforilación oxidativa están, en general, reducidos, y diversas rutas que participan en plasticidad sináptica se encuentran predictiblemente inhibidas, mientras que por el contrario, en sinaptoneurosomas de ratones Ts1Cje tratados con rapamicina los niveles de proteínas que participan en fosforilación oxidativa están incrementados, y las rutas involucradas en plasticidad sináptica están predictiblemente normalizadas o ligeramente activadas. 6. Resultados preliminares confirman que los niveles de la proteína FKBP1, diana molecular de la rapamicina, están más reducidos en los sinaptoneurosomas de ratones Ts1Cje tratados con rapamicina que en los de ratones silvestres tratados con rapamicina. Esta diferencia podría explicar la menor sensibilidad de los ratones trisómicos al efecto inhibidor de la rapamicina.