Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Contribución de la unidad neurovascular a la neurodegeneración en la enfermedad de Alzheimer : potencial rol terapéutico de Galectina-1 |
| Título alternativo: | Contribution of the Neurovascular Unit to neurodegeneration in Alzheimer's disease : potential therapeutic role of Galectin1 |
| Autor: | Presa, Jessica Lorena |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Lugar de trabajo: | Fundación del Instituto de Biología y Medicina Experimental - CONICET. Instituto de Biología y Medicina Experimental (IBYME)
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| Fecha de defensa: | 2024-07-18 |
| Fecha en portada: | 2024 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Química Biológica |
| Departamento Docente: | Departamento de Química Biológica |
| Director: | Saravia, Flavia Eugenia |
| Director Asistente: | Rabinovich, Gabriel Adrián |
| Consejero: | Cánepa, Eduardo Tomás |
| Jurado: | Barrientos, Gabriela Laura; Falzone, Tomás Luis; Liberman, Ana Clara |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | ENFERMEDAD DE ALZHEIMER; UNIDAD NEUROVASCULAR; GALECTINA-1; MICROVASCULATURA; NEURODEGENERACIONALZHEIMER'S DISEASE; NEUROVASCULAR UNIT; GALECTIN-1; MICROVASCULATURE; NEURODEGENERATION |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7638_Presa |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7638_Presa.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7638_Presa |
| Ubicación: | QUI 007638 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Presa, Jessica Lorena. (2024). Contribución de la unidad neurovascular a la neurodegeneración en la enfermedad de Alzheimer : potencial rol terapéutico de Galectina-1. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7638_Presa |
Resumen:
La enfermedad de Alzheimer (EA) es uno de los mayores desafíos actuales de la salud pública, con una prevalencia en constante aumento y sin cura. La EA se caracteriza por depósitos insolubles del péptido β-amiloide (Aβ) tanto de localización parenquimática como vascular, así como la presencia de ovillos neurofibrilares de la proteína tau hiperfosforilada. Esto se acompaña de neuroinflamación, gliosis reactiva y el aumento de permeabilidad de la barrera hematoencefálica (BHE). Dichos eventos suelen presentarse en etapas tempranas de la EA y afectan la eliminación de Aβ, lo que sugiere una necesidad de explorar los mecanismos subyacentes como posibles blancos terapéuticos de la enfermedad. Las galectinas, proteínas de tipo lectina que reconocen unidades de N-acetil-lactosamina en glicoconjugados celulares, desempeñan un papel crucial en la regulación de procesos fisiopatológicos como la respuesta inmune, la fibrosis y el cáncer. Se ha descrito la expresión de algunas galectinas en diversos tipos celulares del sistema nervioso central. La galectina 1 (Gal1) ha destacado por sus propiedades protectoras en modelos de enfermedades neurodegenerativas y de injuria cerebral, dadas en gran medida por sus cualidades inmunomodulatorias. El objetivo de esta Tesis fue estudiar las alteraciones estructurales y funcionales de la microvasculatura cerebral del hipocampo -estructura cerebral implicada en la EA- y evaluar el potencial terapéutico de Gal1 en modelos experimentales. Para ello se utilizaron ratones transgénicos de la cepa PDAPPJ20, que modeliza la EA familiar, los cuales recibieron un tratamiento con Gal1 recombinante a los 12 meses, estadio sintomático de la patología. Se demostró que este tratamiento logró restaurar el desempeño cognitivo de ratones transgénicos, evaluado mediante pruebas conductuales de memoria espacial asociada al hipocampo, y disminuir tanto depósitos amiloides en el parénquima cerebral como los depósitos vasculares, las marcas histopatológicas más prominentes de la EA en el modelo experimental utilizado. Por otro lado, Gal1, en el hipocampo de ratones transgénicos, fue capaz de restablecer la integridad de la barrera hematoencefálica, evidenciada por un ensayo de permeabilidad con Evans Blue, y recuperar las interacciones clave entre los astrocitos y el endotelio en la unidad neurovascular promoviendo la restauración de los contactos físicos y la localización perivascular de la proteína canal de agua astrocítica AQP4. Por otro lado, se observó la presencia de Gal1 endógena sobre la vasculatura del hipocampo en los ratones transgénicos. A su vez, se evaluó el efecto protector directo de Gal1 sobre células endoteliales de microvasculatura cerebral humana expuestas a Aβ 1-40 in vitro. Se determinó la recuperación de la integridad de la monocapa endotelial tras el tratamiento con Gal1, evaluada por el monitoreo de la resistencia eléctrica transendotelial, lo que se vería acompañado de un recobro de la proteína de unión estrecha ocludina en los contactos célula-célula. Los mecanismos de eliminación de Aβ podrían encontrarse afectados por alteraciones en la proteostasis celular, por lo que se estudiaron las vías del estrés reticular. Las vías de estrés de retículo endoplásmico PERK e IRE1α se vieron significativamente activadas en células endoteliales expuestas a Aβ, así como los niveles proteicos del sensor BIP y el factor XBP1, denotando la implicancia de esta respuesta celular. In vivo, se comprobó una disminución de la proteína XBP1 de localización vascular. Además, las células endoteliales expuestas a Aβ en presencia de Gal1 mostraron inhibición de los mecanismos inflamatorios asociados a la respuesta de estrés reticular, disminuyendo la expresión del componente del inflamasoma NLRP3 y la activación del factor de transcripción proinflamatorio NFκB. Los cambios fenotípicos descritos en esas células no indujeron muerte celular, lo que se exploró por ensayo de MTT y expresión de inductor de apoptosis CHOP. Estos resultados sugieren que Gal1 rescata la inducción de la respuesta al estrés de retículo endoplásmico en células endoteliales expuestas a péptidos amiloides, promoviendo un efecto antiinflamatorio. Además, el análisis transcriptómico del hipocampo de ratón corroboró los resultados experimentales al demostrar la recuperación de los perfiles de expresión de conjuntos de genes implicados en la función neuronal, la respuesta inmunitaria, la función vascular, la red de proteostasis y los procesos metabólicos en los animales transgénicos tratados con Gal1. Estos hallazgos indican que Gal1 impacta positivamente sobre las alteraciones más prominentes de la EA experimental y que, a su vez, confiere protección sobre la microvasculatura del hipocampo. Los resultados obtenidos en esta Tesis revisten originalidad aportando conocimiento novedoso sobre el rol de Gal 1 en la enfermedad de Alzheimer experimental. Gal1 emerge como un promisorio rol terapéutico para esta patología y la demencia, vislumbrando un camino hacia la mejora de la calidad de vida de los pacientes afectados por esta devastadora condición neurodegenerativa.
Abstract:
Alzheimer's disease (AD) is one of today's greatest public health challenges, with a steadily increasing prevalence and no cure. AD is characterized by insoluble deposits of β-amyloid (Aβ) peptide of both parenchymal and vascular localization as well as the presence of neurofibrillary tangles of hyperphosphorylated tau protein. This is accompanied by neuroinflammation, reactive gliosis and increased permeability of the blood-brain barrier (BBB). Such events usually occur in early stages of AD and affect Aβ clearance, suggesting a need to explore the underlying mechanisms as possible therapeutic targets for the disease. Galectins, lectin-like proteins that recognize N-acetylactosamine units in cellular glycoconjugates, play a crucial role in the regulation of pathophysiological processes such as immune response, fibrosis, and cancer. The expression of some galectins has been described in various cell types of the central nervous system. Galectin 1 (Gal1) has stood out for its protective properties in models of neurodegenerative diseases and brain injury, largely due to its immunomodulatory qualities. The aim of this Thesis was to study the structural and functional alterations of the cerebral microvasculature of the hippocampus -a brain structure involved in AD- and to evaluate the therapeutic potential of Gal1 in experimental models. For this purpose, transgenic mice of the PDAPPJ20 strain, which models familial AD, were treated with recombinant Gal1 at 12 months, the symptomatic stage of the pathology. It was demonstrated that this treatment was able to restore the cognitive performance of transgenic mice, assessed by behavioral tests of hippocampal-associated spatial memory, and to decrease both amyloid deposits in the brain parenchyma and vascular deposits, the most prominent histopathological hallmarks of AD in the experimental model used. On the other hand, Gal1, in the hippocampus of transgenic mice, was able to restore the integrity of the blood-brain barrier, evidenced by an Evans Blue permeability assay, and recover key interactions between astrocytes and endothelium in the neurovascular unit by promoting the restoration of physical contacts and perivascular localization of the astrocytic water channel protein AQP4. On the other hand, the presence of endogenous Gal1 was observed on the hippocampal vasculature in transgenic mice. In turn, the direct protective effect of Gal1 on human cerebral microvasculature endothelial cells exposed to Aβ 1-40 in vitro was evaluated. Recovery of endothelial monolayer integrity after Gal1 treatment was determined, as assessed by monitoring transendothelial electrical resistance, which would be accompanied by a recovery of the tight junction protein occludin at cell-cell contacts. The mechanisms of Aβ clearance could be found to be affected by alterations in cellular proteostasis, so the reticular stress pathways PERK and IRE1α endoplasmic reticulum stress pathways were significantly activated in endothelial cells exposed to Aβ, as were the protein levels of the BIP sensor and XBP1 factor, denoting the implication of this cellular response. In vivo, a decrease in the vascular localization protein XBP1 was demonstrated. In addition, endothelial cells exposed to Aβ in the presence of Gal1 showed inhibition of inflammatory mechanisms associated with the reticular stress response, decreasing the expression of the NLRP3 inflammasome component and the activation of the proinflammatory transcription factor NFκB. The phenotypic changes described in these cells did not induce cell death, which was explored by MTT assay and expression of apoptosis inducer CHOP. These results suggest that Gal1 rescues the induction of endoplasmic reticulum stress response in endothelial cells exposed to amyloid peptides, promoting an anti-inflammatory effect. Furthermore, transcriptomic analysis of mouse hippocampus corroborated the experimental results by demonstrating the recovery of expression profiles of gene sets involved in neuronal function, immune response, vascular function, proteostasis network and metabolic processes in Gal1-treated transgenic animals. These findings indicate that Gal1 positively impacts the most prominent alterations in experimental AD and, in turn, confers protection on the hippocampal microvasculature. The results obtained in this Thesis are original and provide novel insights into the role of Gal1 in experimental Alzheimer's disease. Gal1 emerges as a promising therapeutic role for this pathology and dementia, envisioning a path towards improving the quality of life of patients affected by this devastating neurodegenerative condition.
Citación:
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Presa, Jessica Lorena. (2024). Contribución de la unidad neurovascular a la neurodegeneración en la enfermedad de Alzheimer : potencial rol terapéutico de Galectina-1. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7638_Presa
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Presa, Jessica Lorena. "Contribución de la unidad neurovascular a la neurodegeneración en la enfermedad de Alzheimer : potencial rol terapéutico de Galectina-1". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2024.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7638_Presa
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