L'Atròfia Muscular Espinal durant el desenvolupament humà. Mecanismes de mort cel·lular i expressió de gens i proteïnes involucrades en la malaltia

Abstract

L'atròfia muscular espinal (AME) és una malaltia autosòmica recessiva que es caracteritza per la degeneració i pèrdua de les neurones motores de la banya anterior de la medul·la espinal, el que porta a una paràlisi muscular progressiva a causa de la denervació i atròfia de les fibres musculars. La seva incidència és d'1 de cada 6000/10000 naixements i la freqüència de portadors a la població és aproximadament 1 en 50. La meitat dels casos són formes greus (tipus I) que moren abans dels dos anys d'edat. L'AME està causada per l'absència del gen SMN1 (Survival Motor Neuron) que codifica una proteïna completa i funcional. En canvi, tots els afectats tenen una forma homòloga d'aquest gen, SMN2 que codifica una proteïna incompleta que no pot evitar les manifestacions de la malaltia. Els objectius d'aquesta tesi han estat l'estudi de la malaltia durant el desenvolupament fetal i el període neonatal als teixits principalment afectats (medul·la espinal i múscul esquelètic), a fi i efecte de caracteritzar els mecanismes que porten a la pèrdua de les neurones motores i a l'afectació muscular. En primer lloc, es va poder detectar un increment de la mort neuronal per apoptosi a la banya anterior de la medul·la espinal a fetus AME tipus I respecte als controls. Les neurones motores romanents no van presentar canvis morfològics aparents. Paradoxalment, en el període postnatal es van detectar signes de degeneració neuronal però no d'apoptosi, indicant l'existència de dos mecanismes: un prenatal, amb un augment de la vulnerabilitat del DNA i un altre posterior que porta a la degeneració de les neurones motores. A les neurones motores dels fetus AME es va observar també una regulació alterada del patró d'expressió de les proteïnes anti-apotòtiques Bcl-2 i Bcl-XsubL que podria fer-les més susceptibles a la mort cel·lular programada que s'observa durant el desenvolupament. Al múscul esquelètic de fetus AME es van detectar canvis tant en la mida dels miotubs com en la distribució al comparar-los amb els control, encara que no es va detectar un augment en el nombre de cèl·lules amb el DNA fragmentat ni una alteració en l'expressió de Bcl-2 i Bcl-XsubL. La funció colinèrgica de les neurones motores fetals es va analitzar mitjançant l'enzim colina acetiltransferasa (ChAT), l'expressió del qual apareix a mida que s'estableixen les unions sinàptiques i el contacte amb el múscul. Es va observar una reducció de la seva expressió als fetus AME respecte els control encara que la proporció de neurones ChAT negatives fou similar en ambdós grups. La disminució global de ChAT a l'AME podria ser deguda al menor nombre de neurones i les neurones romanents tindrien una funció colinèrgica similar a la dels controls. Finalment, es va caracteritzar l'expressió del gen SMN2 a fetus AME comparant-se amb els controls (que presenten SMN1 i SMN2). La proteïna SMN2 té un patró d'expressió temporal i espacial similar al de SMN1 a la medul·la i al múscul, tot i que els nivells són inferiors als AME. En canvi, a teixits no afectats per la malaltia com el ronyó, pulmó o intestí, l'expressió és gairebé idèntica als dos grups. Aquí, SMN2 deu compensar l'absència de SMN1, mentre que la medul·la espinal i el múscul tindrien una regulació més específica de SMN2 que comportaria l'aparició de la malaltia.