Estudio de la red mitocondrial y la autofagia en un modelo celular paciente-específico de la enfermedad de Alzheimer

Memoria de Trabajo fin de Máster presentada por Irene Costa Laparra, para obtener el Máster en Neurociencia por la Universidad Complutense de Madrid (UCM), realizada bajo la dirección de la Dra. Rosario Moratalla Villalba y la Dra. Patricia Julia García Sanz.-- 31 páginas.Alzheimer’s disease is the most common neurodegenerative disease, characterized by memory loss and the presence of senile plaques and neurofibrillary tangles in the brain. Numerous studies relate this disease with several biochemical and cellular alterations like the loss of synapses, neuronal death, disruption of lipid homeostasis, mitochondrial fragmentation or elevated oxidative stress. However, most recent studies are focused in the alterations of the autophagic pathway, which has turned out to be a key factor in the development of the disease. The present research is aimed to determine the impact of the APOE allele ε4 and a mutation in PS1 on the pathogenesis of Alzheimer’s disease. Through biochemical, immunofluorescence, flow citometry and confocal microscopy techniques, we have determined that fibroblasts derived from Alzheimer’s disease patients show different vulnerabilities to oxidative stress, being APOE 4/4 and APOE 3/3 genotypes less vulnerable and APOE 3/4 + PS1 more sensitive to reactive oxygen species. In addition, homozygosis for the APOE allele ε4 also induces more fragmentation of the mitochondrial network and a tendency to increased mitophagy. Furthermore, fibroblasts carrying the mutation in PS1 also show alterations in the mitochondrial network structure, as well as an increased lysosome accumulation and grouping. All these modifications could eventually be responsible for the neuronal degeneration that underlies the pathogenesis of Alzheimer’s disease.El Alzheimer es la enfermedad neurodegenerativa más común, caracterizada por la pérdida de memoria y la presencia de placas seniles y ovillos neurofibrilares en el cerebro. Numerosos estudios relacionan esta enfermedad con diversas alteraciones bioquímicas y celulares como la pérdida de sinapsis, la muerte neuronal, perturbaciones de la homeostasis lipídica, desestructuración mitocondrial y aumento del estrés oxidativo. Sin embargo, la mayoría de los estudios recientes se centran en alteraciones en la vía de la autofagia, que está resultando ser una pieza clave en el desarrollo de la enfermedad. Este trabajo se centra en el estudio del impacto del alelo ε4 del gen APOE y una mutación en PS1 sobre la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer. Empleando técnicas bioquímicas, de fluorescencia, de citometría de flujo y de microscopía confocal, hemos determinado que los fibroblastos de pacientes con Alzheimer presentan una diferente vulnerabilidad al estrés oxidativo, siendo los genotipos APOE 4/4 y APOE 3/3 menos vulnerables y el APOE 3/4 + PS1 más sensible. El alelo e4 del gen APOE en homocigosis induce también una mayor fragmentación de la red mitocondrial, así como una tendencia al incremento de la mitofagia. Además, la presencia de la mutación en PS1 también genera alteraciones en la estructura de la red mitocondrial, así como una acumulación de lisosomas y una mayor agrupación de los mismos. Todas estas modificaciones podrían ser responsables, en última instancia, de la degeneración neuronal que subyace a la enfermedad de Alzheimer