Curcumina como modulador de la proteostasis y su impacto terapéutico en Trembler-J, modelo murino de CMT1E

Abstract

La proteostasis, entendida como la homeostasis del proteoma celular, comprende diversos procesos que actúan de manera simultánea para mantener el balance entre síntesis y degradación celular, según los requerimientos necesarios. Una característica común en las afecciones neurodegenerativas, centrales y periféricas, es la acumulación de agregados proteicos, generados en gran medida por un déficit funcional de la proteostasis. La autofagia es uno de los procesos principales del drenaje celular, degradando el contenido a nivel lisosomal. Para ello, integra señales externas, a través de vías como el eje PI3K/AKT/mTOR; así como también actúa junto con otras proteínas celulares, como las chaperonas citosólicas (HSPs), que asisten en el plegamiento proteico. Si esto no se logra, las HSPs marcan a la proteína para su degradación. Potenciar la autofagia, y sus interconexiones, puede constituirse en una estrategia terapéutica con consecuencias metabólicas beneficiosas, con impacto fisiológico para atenuar el fenotipo neurodegenerativo. Charcot-Marie-Tooth (CMT) es la principal neuropatía periférica hereditaria humana. Más del 50% de las CMTs están asociadas con alteraciones en pmp22, gen que codifica para la proteína de mielina PMP22. La variante CMT1E representa un grupo de mielinopatías portadoras de micromutaciones en pmp22. El modelo murino Trembler-J (TrJ) posee una mutación espontánea, que impide su inserción en la mielina, idéntica a la observada en una familia CMT1E. Esto genera una acumulación de agregados citoplasmáticos, que bloquean el tráfico intracelular, provocando la saturación de las vías de drenaje. Así, el estímulo de estas vías puede constituirse en una herramienta con potencial terapéutico. En nuestro laboratorio, encontramos que la restricción calórica (RC) alimenticia causó una remodelación del citoesqueleto y de proteínas implicadas en la macroautofagia en TrJ. La RC también puede emularse utilizando compuestos naturales que mimetizan su acción. Entre ellos, el compuesto natural Curcumina es un polifenol de amplia versatilidad, obtenido de las raíces de Cúrcuma longa. Éste tiene acción antioxidante, antitumoral y neuroprotectora, dependiendo de la dosis, del tiempo del tratamiento y del modelo utilizado. La administración de este compuesto, en contextos biológicos, ha sido un reto dado su carácter predominantemente hidrofóbico, siendo los disolventes orgánicos (etanol y DMSO principalmente) los primeros sugeridos para su solubilización. En la presente tesis se estudió, en una primera etapa, los efectos sobre la viabilidad celular y la proliferación en cultivos de células de Schwann (CS) de ratones Wild-type (Wt) y TrJ, tratados con bajas dosis de Curcumina, vehiculizadas con etanol; y también, los efectos sobre estos parámetros en fibroblastos endoneurales (FBEs) Wt, utilizando DMSO como disolvente. Los efectos per se de estos vehículos, nos condujeron a descartarlos y poner a punto la utilización de nanopartículas de polidopamina (PDA), como una alternativa para vehiculizar la Curcumina. Para ello fue necesaria la producción y la carga de Curcumina en estas nanopartículas (Curc-PDA) en medio acuoso, utilizando un abordaje novedoso, evitando completamente el uso de disolventes orgánicos. Tanto PDA como Curc-PDA fueron caracterizadas ultra-estructuralmente, determinándose su capacidad de carga y la dinámica de liberación de Curcumina por parte de la Curc-PDA. Posteriormente, se estableció la concentración límite de PDA que no alteraba la viabilidad y proliferación celular para los cultivos Wt de CS y FBEs. Con este dato, determinamos la dosis máxima de Curcumina que los cultivos podían recibir utilizando las partículas de Curc-PDA (hasta 0,1 μM de Curcumina). El tratamiento de cultivos Wt de CS y FBEs con Curc-PDA (0,05 μM de Curcumina) por 5 días mostró, un incremento tanto en la viabilidad como en la proliferación celular. A diferencia de lo que observamos con los cultivos de células Wt, el tratamiento de cultivos de células TrJ con Curc-PDA (0,05 μM de Curcumina) no evidenció efectos significativos en viabilidad y proliferación. Sin embargo, al incrementar la concentración de Curcumina a la dosis que habíamos establecido como máxima para los cultivos (Curc-PDA conteniendo 0,1 μM de Curcumina) encontramos un incremento significativo de la viabilidad y la proliferación celular en CS de ambos genotipos. Posteriormente, se analizaron los cambios en la expresión proteica de integrantes de las diferentes rutas de degradación: a) del eje PI3K/AKT/mTOR, evaluamos AKT y mTOR; b) de la vía de las HSPs, analizamos el factor de transcripción central, HSF1; y c) como integrante de la vía autofágica, se estudió la proteína HDAC6. Los resultados parecen indicar una acción de la PDA sola sobre la expresión de estas proteínas en ambos genotipos. Pero en TrJ, el tratamiento con Curc-PDA resultó ser clave para obtener niveles de expresión similares a los observados en Wt tratado con Curc-PDA. La optimización de las condiciones de tratamiento y la evaluación de los cambios en la expresión de estas proteínas abren nuevas perspectivas para el desarrollo de abordajes que puedan mitigar el fenotipo neurodegenerativo asociado a esta enfermedad. Estos hallazgos subrayan la importancia de continuar investigando las interacciones entre la Curcumina, sus vehículos y las rutas celulares implicadas en la proteostasis, con el fin de avanzar en el diseño de terapias más eficaces para neuropatías periféricas hereditaria.