Efectos intracelulares del péptido beta-amiloide en la transmisión sináptica y la excitabilidad neuronal.

Abstract

La enfermedad de Alzheimer (EA) es uno de los trastornos cerebrales más comunes que se caracteriza histopatológicamente por la presencia de estructuras macroscópicas extracelulares a nivel cerebral llamadas placas seniles, que consisten principalmente de agregados del péptido β-amiloide (Aß), el cual oligomeriza, formando diferentes estructuras: oligómeros, protofibras y fibrillas, siendo las primeras las especies más tóxicas reportadas en la literatura. Adicionalmente, se ha descrito la presencia intracelular del péptido en numerosos compartimentos intraneuronales (mitocondria, retículo endoplásmico (RE), endosomas y lisosomas). Por otra parte, se ha observado que modelos de ratones transgénicos desarrollan una acumulación intraneuronal de Aβ a los 3-4 meses de edad, un evento temprano en relación a la aparición de Aβ extracelular, y que es cuando los déficits cognitivos son detectados por primera vez. Sin embargo, los efectos intracelulares de Aβ han sido mínimamente estudiados, por lo surge la pregunta ¿podrían oligómeros de Aβ intracelular (iAβo) tener un efecto en la neurotransmisión? Utilizando la técnica de patch clamp para aplicar iAβo y al mismo tiempo registrar la excitabilidad neuronal y la actividad sináptica, encontramos que aumentaba la frecuencia (efecto pre-sináptico) y la amplitud (efecto post-sináptico) de las corrientes sinápticas, así como también la generación de potenciales de acción. Este efecto fue específico para especies oligoméricas. La alteración de los niveles globales de Ca2+ intracelular no tuvo un efecto sobre la acción post-sináptica de iAβo, pero el efecto pre-sináptico sí se vio disminuido al aumentar el Ca2+ citosólico, lo que sugiere una regulación compleja de los efectos de iAβo en la frecuencia de las corrientes sinápticas. iAβo afectó tanto la transmisión excitatoria mediada por el receptor post-sináptico de AMPA, como la inhibitoria mediada por GABAA, pero el efecto fue más potente en la primera, afectando de manera importante la amplitud de la corriente AMPAérgica, sugiriendo un mecanismo a nivel post-sináptico. Por otro lado, iAβo también afectó la frecuencia de ambos tipos de neurotransmisión, excitatoria e inhibitoria, sugiriendo un mecanismo pre-sináptico que afectaba a ambas. La co-aplicación de un inhibidor de PKC (Queleritrina) disminuyó tanto la frecuencia como la amplitud de las mPSCs a niveles control, indicando que los mecanismos pre- y post-sináptico involucraban la participación de esta quinasa. El aumento en la frecuencia de las corrientes sinápticas se observó al mismo tiempo que produjo un incremento significativo en la generación de óxido nítrico (NO) tanto en la neurona que contenía iAβo como en las neuronas aledañas a ésta. La preincubación con el inhibidor de NO sintasa L-NAME disminuyó significativamente el efecto de iAβo sobre la frecuencia de las corrientes sinápticas, así como también en la generación de NO, sugiriendo que el mecanismo pre-sináptico de iAβo estaba mediado por NO. En conjunto, estos datos sugieren iAβo aumentó la excitabilidad neuronal sin alterar las propiedades del potencial de acción o las propiedades intrínsecas de la membrana celular, sino que más bien a través de una alteración en las propiedades de la transmisión sináptica de la neurona mediante un mecanismo pre-sináptico dependiente de NO y un mecanismo post-sináptico mediado por el receptor de AMPA, involucrando en ambos la participación de PKC.