Estudio sobre la regionalización del sistema Cb₅R/Cb₅ en el cerebro adulto de rata y alteraciones en procesos neurodegenerativos

Abstract

Describimos un estudio de la distribución del complejo enzimático redox citocromo b₅ reductasa (Cb₅R) / citocromo b₅ (Cb₅). Este sistema estaría implicado en el reciclaje del ascorbato, una molécula vital antioxidante del cerebro, cuya desregulación puede dar lugar a la producción de especies reactivas de oxígeno, cuya actuación es determinante en el proceso de muerte neuronal inducida por estréss oxidativo. Hemos llevado a cabo un estudio regional y celular de la expresión de este sistema redox en cerebro de rata adulta, utilizando anticuerpos frente a Cb₅R y frente a Cb₅. Nuestros resultados muestran la expresión de altos niveles de este sistema en la corteza cerebelosa, marcando de forma preferente las células de la capa granulosa y las células de Purkinje. De modo similar, hemos demostrado su distribución a nivel de los núcleos del cerebelo: fastigial, interpuesto y dentado. Adicionalmente, a nivel de los núcleos del tronco del encéfalo y de las áreas motoras de la corteza cerebral , así como en el hipocampo, este sistema Cb₅R / Cb₅ ha sido observado mostrando elevados niveles de expresión. Todos estos datos apoyan la hipótesis de un relevante papel del sistema Cb₅R / Cb₅ en la función cerebral. Finalmente, nuestros resultados obtenidos de estudios de lesión experimental con ácido nitropropiónico, y su prevención mediante la administración del flavonoide antioxidante kaempferol, apoyan el papel crucial del sistema Cb₅R / Cb₅ en las patologías neurodegenerativas, y su posible tratamiento y prevención mediante la administración de antioxidantes naturales.

Cytochrome b5 reductase (Cb₅R) and cytochrome b₅ (Cb₅) form an enzymatic redox system that plays many roles in mammalian cells. It has been proposed that this system is involved in the recycling of ascorbate, a vital antioxidant molecule in the brain and that its deregulation can lead to the production of reactive oxygen species that play a major role in oxidative-induced neuronal death. In this work, we have performed a regional and cellular distribution study of the expression of this redox system in adult rat brain by anti- Cb₅R isoform 3 and anti-Cb5 antibodies. We found high expression levels in cerebellar cortex, labeling heavily granule neurons and Purkinje cells, and in structures such as the fastigial, interposed and dentate cerebellar nuclei. In addition, vestibular, reticular and motor nuclei located at the brain stem level and pyramidal neurons of somatomotor areas of the brain cortex and of the hippocampus have been also found to display high expression levels of these proteins. All these results point out the enrichment of Cb₅R / Cb₅ system in neuronal cells and structures of the cerebellum and brain stem whose functional impairment can account for neurological deficits, as well as in brain areas highly prone to undergo oxidative stress-induced neurodegeneration. Finally, we have demonstrated the protective effect of kaempferol in neurodegeneration induced by 3-nitropropionic acid, which is responsible of the architectural alteration of the redox system Cb₅R / Cb₅.