Rol de la molécula de adhesión NCAM en patologías neurodegenerativas y neuroproliferativas humanas y experimentales

La NCAM pertenece a la familia de las inmunoglobulinas siendo su función más conocida la promoción de la adhesión homofílica entre células vecinas, como neuronas, astrocitos y células musculares, y de la adhesión heterofilicas entre estas células y proteínas de las matrices extracelulares. Tiene tres isoformas principales: 120, 140 y 180 kDa. Sólo la NCAM de 120 kDa carece de los dominios citoplasmático y transmembrana y se encuentra unida por anclaje fosfatidilinositol. Una caracteristica de Ia NCAM es presentar cadenas homo poliméricas de ácido siálico (PSA) unidas covalentemente. La expresión de PSA NCAM es muy abundante en el sistema nervioso central durante el desarrollo embrionario y las primeras etapas postnatales pero en el adulto su expresión disminuye. La presencia de PSA en la NCAM adulta impide la adhesión celular y estimula la remodelación y plasticidad tisular. Además la NCAM puede encontrarse en forma soluble, puesto que se ha descrito su presencia en diferentes fluidos biológicos, proponiéndola como marcador soluble para algunas patologías tumorales como el cáncer de pulmón a células pequeñas y en patologías neurodegenerativas como la esquizofrenia. Nuestro obietivo fue estudiar la relación de la molécula NCAM con procesos tumorales y neurodegenerativas humanos y experimentales. A) Para ello estudiamos la participación de NCAM en el comportamiento biológico de la línea celular LP07, derivada de un tumor de pulmón murino de origen epitelial glandular con componente neuroendocrino. La expresión se evaluó en homogenatos y cultivos primarios tumorales, detectándose distintas isoformas de NCAM,cuya expresión varia a lo largo del crecimiento tumoral. Por otro lado, la disminución de metástasis experimentales con anti NCAM sugiere que esta molécula favorecería la colonización del órgano blanco. El tratamiento de NCAM in vitro con anticuerpos específicos disminuyó la adhesividad, la migración y la proliferación celular al mismo tiempo que induce la reorganización del citoesqueleto de actina compatible con una reversión epitelio mesenquimática, característica de la célula tumoral. B) Hemos estudiado el rol de NCAM sérica como marcadora tumoral en pacientes con patología cerebral benigna y maligna. Para ello en un primera etapa estudiamos por western blot y densitometría los niveles de todas las isoformas de NCAM sérica en individuos sanos apareados por edad y sexo, observando que las isoformas de bajo PM difieren con la edad de los individuos. Determinamos los niveles de las distintas isoformas de NCAM presentes en el suero de pacientes con tumores primarios del SNC: gliomas (n=34), metástasis única (n=27), tumores benignos (n=22). Las muestras de suero de cada paciente se analizaron por western blot y densitometría. La concentración de NCAM se asoció a los parámetros clínico-patológicos indicadores de pronóstico, así como con la evolución clínica de cada paciente. Se detectaron bandas específicas de alto (≥130kDa) y bajo PM (<130kDa). Se encontró que el cociente ≥130kDa /<130kDa está aumentado en los pacientes con tumores cerebrales vs controles sanos (diferencias independientes de edad y sexo). No se encontró diferencia entre pacientes con tumores benignos o malignos NCAM sérico mostró una especificidad del 80% y una sensibilidad del 60%, con un VP+ del 60% y VP- del 80% para identificar pacientes con tumores cerebrales. En una segunda muestra post cirugía fue posible encontrar una disminución de los valores séricos de NCAM en 9 de 12 pacientes analizados. C) Hemos medido los niveles de NCAM sérico en pacientes con déficit cognitivo como la Demencia tipo Alzheimer (DTA). Las patologías neurodegenerativas presentan niveles séricos elevados de todas las isoformas de NCAM. Además se observó un aumento especifico de la NCAM <130kDa asociada al grado de deterioro cognitivo de los pacientes DTA por lo tanto podría ser útil como marcador de seguimiento del paciente, lo cual facilitaría el diagnostico y el tratamiento en etapas tempranas.NCAM is an adhesion molecule which belongs to the immunoglobulin superfamily and mediates both homophilic binding between neighbour cells like neurons, astrocites and muscular cells; and heterophilic binding between these cells and proteins from the extracellular matrix. NCAM presents three major isoforms: 120, 140 and 180 kDa. Only NCAM 120 kDa is linked to the membrane via a glycosyl-phosphatidyl inositol (GPI) anchor and lacks citoplamic and transmembrane domains. NCAM has sialic acid (PSA) homo polymeric chains covalently bond. PSA NCAM expression is highly expressed in central nervous system during embrionary development and post natal early stages but the PSA expression is down regulated in adult tissues. The presence of PSA NCAM in adults prevents cellular adhesion and stimulates tissular remodelling and plasticity. In addition NCAM exist in a soluble form, since its presence has been described in several biological fluids. Some authors proposed soluble NCAM as a diagnostic marker for tumoral pathologies like small cells lung cancer (SCLC) and neurodegeneratives pathologies including squizofrenia. Our objective was to study the relationship between NCAM molecule and experimental and human tumoral and neurodegenerative processes. A) We study the roll of NCAM in biological behaviour of the cellular line LPO7, derived from a murine lung tumor with neuroendocrine component. The NCAM expression was evaluated in homogenates and tumoral primary cultures. Several NCAM isoforms were detected whose expression varies through tumoral growth. On the other hand, decrease of experimental metastasis with anti NCAM suggests that this molecule is implicated in target organ colonization. In vitro NCAM treatment with specific antibodies diminishes adhesion, migration and cellular proliferation while induces actine cytoskeleton reorganization, compatible with mesenchematic epithelial reversion. B) We have study the roll of serum NCAM as a tumoral marker in patients with benign and malign brain pathology. First, we determine the levels of serum NCAM isoforms in healthy individuals paired by sex and age by western blot and densitometry. Low Molecular Weigh NCAM bands (100-130kDa) decreased significantly with age independently of sex. Then, we determine NCAM isoforms levels in serum from primary brain tumor patients: gliomas (n=34), brain metastsis (n=37) and benign tumors (n=22). NCAM values were associated with clinico-pathological prognostic parameters, as well as clinical evolution of each patient. There were detected specific bands of high (≥130 kDa) and low molecular weigh (<130 kDa). It was observed that the ratio ≥130 /