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Neuroprotective gene therapy strategies applied to the acutely damaged immature rat brain

by Peluffo Zavala, Hugo

Abstract (Summary)
Un daño agudo al sistema nervioso central (SNC) desencadena una serie de eventos complejos e interrelacionados, entre los cuales encontramos tres especialmente importantes: excitotoxicidad, estrés oxidativo e inflamación. En particular, el cerebro inmaduro muestra varias características que lo hacen especial en cuanto a sus reacciones frente a lesioned agudas. En este contexto, la presente Tesis contribuye al conocimiento básico de los procesos de estrés oxidativo e inflamación que ocurren luego de una lesión excitotoxica mediada por inyección de NMDA en el cerebro inmaduro. Asimismo, desarrolla estrategias neuroprotectoras mediante la utilización de nuevos vectores de terapia génica combinados con la sobreexpresión de enzimas antioxidantes. Esta Tesis muestra que la expresión de una de las enzimas antioxidantes más importantes, la Cu/Zn superoxide dismutase (SOD), en el cerebro inmaduro normal se observa principalmente en neuronas, pero también en la glia limitans y la pared de los ventrículos cerebrales. Sin embrago, 4 horas después de una lesión excitotóxica, la enzima muestra una importante reducción en las neuronas afectadas por la lesión aguda inicial, ocurriendo esto antes de que estas neuronas iniciaran un proceso de muerte neuronal. A partir del primer día postlesión la expresión de SOD comienza a aumentar en astrocitos reactivos. La nitrotirosina, un producto del peroxinitrito, en el cerebro inmaduro luego de la lesión mostró un incremento en neuronas del núcleo de la lesión, y al día 1 postlesión también se observó en astocitos. Es interesante destacar que los astrocitos nitrados a partir de los 3 días postlesión delimitaban una subpoblación celular mostrando como características principales un alto grado de hipertrófia, elevados niveles de GFAP, expresión de novo de vimentina y SOD, y expresando metalotiooneina I/II, siendo siempre los astrocitos más reactivos. Asimismo, a pesar de encontrarse altamente nitrados y expresar la caspasa 3 activa en su núcleo, estos astrocitos no mostraron ningun signo morfológico de muerte celular ni tinción para TUNEL, lo cual sugiere que estas células no mueren al menos hasta los 7 días postlesión. Esta Tesis se centró seguidamente en el desarrollo de nuevas estrategias de terapia génica basadas en vectores proteicos modulares recombinantes. Cuando estos vectores fueron inyectados intracerebralmente 4 horas luego de la lesión, fueron capaces de transfectar células en toda la zona lesionada del cerebro inmaduro. Asimismo, fueron capaces de transfectar tanto neuronas como astrocitos y microglía, sin generar inflamación adicional. Con estos resultados prometedores, una de estos vectores se utilizó para sobreexpresar la SOD 2 horas luego de la lesión. Esta sobreexpresión indujo una disminución en los niveles de nitrotirosina, una disminución en el volúmen de lesión, un aumento en la supervivencia neuronal, y una recuperación funcional significativa cuando se compararon con animales lesionados e inyectados con solución salina control. Sorprendentemente, esta Tesis muestra que estos vectores poseen un potencial neuroprotector endógeno, que es mediado por sus dominios de interacción con integrinas Arg-Gly-Asp (RGD), ya que la inyección in vivo de un pequeño péptido ciclico con la secuencia RGD también resultó neuroprotector a niveles similares. En cultivos celulares mixtos de corteza cerebral, tanto los vectores como el péptido RGD fueron protectores frente a un daño inducido por NMDA, pero no lo fueron en cultivos purificados de neuronas corticales, sugiriendo que el efecto neuroprotector es dependiente de células gliales. Esta Tesis concluye que el estrés oxidativo, y en particular la vía del superóxido/peroxinitrito, contribuyen de manera fundamental al desarrollo de una lesión aguda en el cerebro inmaduro. Asimismo, la sobreepresión de SOD puede ser una interesante estrategia neuroprotectora. Finalmente, concluye que los vectores proteicos recombinantes modulares pueden actuar eficientemente in vivo luego de una lesión aguda al cerebro inmaduro, produciendo niveles terapéuticos de proteinas neuroprotectoras.
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Bibliographical Information:

Advisor:Acarin, Laia; Castellano, Bernardo

School:Universitat Autónoma de Barcelona

School Location:Spain

Source Type:Master's Thesis

Keywords:408 departament de biologia cel lular i fisiologia

ISBN:

Date of Publication:05/18/2006

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