Caracterización de péptidos neuroprotectores frente a la excitotoxicidad y la isquemia cerebral basados en TrkB-FL y su proteína interaccionante PSD-95

Tesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Anatomía, Histología y Neurociencia. Fecha de Lectura: 02-12-2022Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 02-06-2024La isquemia cerebral es una de las principales causas de muerte, discapacidad y demencia, siendo limitadas las terapias capaces de restringir el daño cerebral o mejorar la recuperación funcional tras la oclusión. Un enfoque prometedor es la inhibición de la muerte neuronal por excitotoxicidad en la penumbra del infarto, un área cerebral potencialmente recuperable si se protegen las vías de supervivencia afectadas negativamente por la isquemia. La proteína de la densidad postsináptica-95 (PSD-95), crítica para el ensamblaje de complejos proteicos necesarios para la supervivencia y función neuronales, y su proteína interaccionante TrkB-FL, receptor de la neurotrofina BDNF, son ejemplos de proteínas pro-supervivencia procesadas por la calpaína en condiciones de excitotoxicidad. En un modelo de isquemia cerebral permanente, la regulación de TrkB-FL y PSD-95 ocurre igualmente desde tiempos tempranos de daño y está asociada con los procesos de neurodegeneración. Por tanto, la interferencia del procesamiento de PSD-95 y TrkB-FL podría ser una diana interesante para el desarrollo de terapias frente al ictus. En esta Tesis hemos profundizado en los mecanismos causantes de dichos procesamientos y, gracias al conocimiento adquirido, desarrollado péptidos neuroprotectores frente a la excitotoxicidad y la isquemia cerebral. El péptido MTP95414, que contiene la secuencia menos eficiente de procesamiento de las identificadas en PSD-95, es capaz de atravesar eficientemente la barrera hematoencefálica (BHE), alcanzar la corteza cerebral y reducir significativamente el daño neurológico en el modelo de isquemia, en correspondencia con una tendencia a interferir el procesamiento de PSD-95 y reducir el volumen del infarto. En el caso de TrkB-FL, el procesamiento por calpaína es secundario a su desaparición temprana de la membrana plasmática y al aumento de su interacción con Hrs, procesos igualmente inducidos por la excitotoxicidad. En paralelo, se induce el transporte retrógrado de TrkB-FL al aparato de Golgi (AG) y la fragmentación de esta organela. El péptido MTFL457 contiene secuencias de TrkB-FL distintas a las previsiblemente reconocidas por calpaína y metaloproteinasa, proteasa iniciadora de un segundo mecanismo de procesamiento del receptor inducido por la excitotoxicidad, minoritario para esta isoforma. Sin embargo, MTFL457 interfiere muy eficazmente ambos procesamientos debido a que inhibe el transporte retrógrado del receptor al AG y lo mantiene en la superficie celular, donde es menos susceptible a la degradación. Además, el bloqueo por MTFL457 del transporte del receptor al AG protege a las neuronas de la fragmentación de esta organela y de la muerte por excitotoxicidad, sugiriendo la importancia del transporte retrógrado de TrkB-FL en la regulación de estos procesos de neurodegeneración. Un mecanismo importante de acción de MTFL457 es la interferencia de la interacción de TrkB-FL con Hrs, demostrando que esta proteína regula el tráfico del receptor tanto en respuesta a BDNF como en excitotoxicidad, aunque por mecanismos diferentes. El receptor preservado en la superficie celular por acción de MTFL457 conserva la fosforilación en el residuo Y816 y una señalización parcial a través de PLCᵧ, capaz de iniciar un mecanismo de retroalimentación positiva que contribuye a la neuroprotección mediante el mantenimiento de los niveles y actividad promotora de CREB y MEF2D, y la regulación de genes importantes para la supervivencia neuronal. Por último, MTFL457 es fuertemente neuroprotector in vivo, reduciendo el tamaño del infarto y el daño neurológico en el modelo de isquemia, en paralelo al mantenimiento de los niveles de TrkB-FL y de otras proteínas pro-supervivencia. Los resultados de este trabajo demuestran que la estabilización de TrkB-FL y PSD- 95 mediada por péptidos neuroprotectores permeables a la BHE tiene enorme potencial para el tratamiento del ictus y otras patologías asociadas con el proceso de excitotoxicida