Estrés osmótico, inflamación y degeneración neuronal en la enfermedad de Alzheirmer: implicación de la proteína asociada a microtúbulos tau

Abstract

La enfermedad de Alzheimer es un desorden neurodegenerativo que se caracteriza por la presencia de los denominados ovillos neurofibrilares que son depósitos intraneuronales compuestos principalmente por la proteína asociada a microtúbulos Tau hiperfosforilada y proteolizada. En el presente trabajo hemos estudiado los mecanismos que regulan las modificaciones postraduccionales de Tau inducidas por el estrés hiperosmótico e inflamatorio. Nuestros resultados muestran que sólo el estrés hiperosmótico induce la proteólisis de Tau y la apoptosis y que estos efectos están mediados por la activación de las caspasas 6 y 3, través de un mecanismo en el que están implicadas las quinasas JNKs. En este trabajo estudiamos el efecto del estrés hiperosmótico y la neuroinflamación sobre los niveles y la fosforilación de Tau y las vías de señalización intracelular implicadas en este proceso. Nuestros resultados muestran que sólo el tratamiento con TNF-α induce la expresión génica de Tau y que ambos tipos de estreses promueven su fosforilación en los residuos Thr-50, Thr-181 y Thr-205 mediada principalmente las quinasas p38 y las JNKs.

Adicionalmente, analizamos distribución de la proteína Tau fosforilada y sin fosforilar y comprobamos que ambos tipos de estreses promovían la acumulación de Tau en el soma de la célula (citoplasma y núcleo) y que modificaban la localización de las formas fosforiladas de Tau de una manera específica del residuo fosforilado. También comprobamos que las modificaciones en la fosforilación y la localización de Tau en respuesta al estrés hiperosmótico se acompañaban de la desorganización del citoesqueleto y que las promovidas por la inflamación producían una disminución en el transporte axonal.

Por último, el análisis funcional de Tau mutada en los residuos Thr-50 y Thr-69 realizado en las células HEK-293 y PC-12 diferenciadas nos indica que ambos residuos son esenciales para su funcionalidad.

Alzheimer’s disease is a degenerative brain disorder characterized neuropathologically by the presence of neurofibrillary tangles, which are intracellular aggregates of hyperphosphorylated and proteolyzed Tau, a protein associated to microtubules. In this work we studied the mechanisms that regulate the posttranslational modifications of Tau induced by hyperosmotic stress and neuroinflammation. Our results show that only the hyperosmotic stress promotes Tau proteolysis and apoptosis in SH-SY5Y cells. These effects are mediated by the activation of caspases 6 and 3 through a mechanism that involved JNKs.

We also studied the effect of hyperosmotic stress and neuroinflammation on Tau expression and phosphorylation and the signaling pathways involved. Our results show that only TNF-α treatment increases Tau expression and that both stimuli induce Tau phosphorylation at Thr-50, Thr-181 and Thr-205. This last process is regulated mainly by p38s and JNKs.

Additionally, we analyzed Tau distribution (phosphorylated or not) and we observed that both stresses promote Tau accumulation in soma (in cytoplasma and nucleus), and also modify the location of phosphorylated Tau in a site-specific manner. We showed also that modifications of Tau phosphorylation and distribution in response to hyperosmotic stress were associated to cytoskeleton disorganization and that inflammation impairs axonal transport.