Aguayo Hernández, Luis GerardoRiffo Lepe, Nicolás Osiel2026-05-192026-05-192026https://repositorio.udec.cl/handle/11594/14026Tesis presentada para optar al grado de Doctor en Ciencias Biológicas con mención en Biología Celular y Molecular.La enfermedad de Alzheimer (EA) ha sido investigada predominantemente desde la perspectiva de etapas patológicas avanzadas con el fin de identificar los mecanismos subyacentes a la pérdida de memoria. En consecuencia, la investigación se ha centrado en circuitos corticales e hipocampales que presentan una neuropatología prominente en fases tardías y que impulsan el deterioro cognitivo. Sin embargo, los síntomas no cognitivos emergen con frecuencia durante fases más tempranas de la progresión de la enfermedad y se asocian con disfunción mesolímbica. El núcleo accumbens (nAc), un centro integrador crítico de este sistema, regula procesos motivacionales y hedónicos, y presenta alteraciones estructurales tempranas en pacientes con EA. A pesar de ello, los mecanismos sinápticos que subyacen a la vulnerabilidad del nAc durante etapas tempranas de la progresión de la patología, previas a la formación de placas seniles, permanecen pobremente definidos. En el presente trabajo doctoral se combinaron registros electrofisiológicos de célula completa y manipulaciones farmacológicas para evaluar la transmisión sináptica excitatoria, la excitabilidad neuronal y la plasticidad sináptica en el nAc de ratones APP/PS1 en etapas pre-placa. Además, se realizaron análisis específicos por tipo celular utilizando ratones fluorescentes APP/PS1D1Tom para identificar neuronas espinosas medianas (MSNs) que expresan el receptor de dopamina D1 (D1+ MSNs). A los 3 meses de edad, la acumulación intraneuronal de Aβ fue detectable en el nAc de ratones APP/PS1, pero no se asoció con alteraciones sinápticas. Interesantemente, a los 6 meses de edad, los niveles de Aβ intraneuronal aumentaron de manera comparable en D1+ MSNs y D1‒ MSNs respecto al control; sin embargo, solo las D1+ MSNs exhibieron una pérdida selectiva de depresión a largo plazo (LTD). Este déficit se asoció con un aumento de la actividad excitatoria mediada por receptores AMPA permeables a calcio (CP-AMPARs), observando una mayor rectificación de entrada y mayor sensibilidad de las corrientes excitatorias al antagonista específico de CP-AMPARs NASPM. De manera similar, el análisis de las transitorias de calcio medido con el sensor de calcio GCamP6s mostro un incremento en la actividad de calcio modulada por AMPARs en el nAc de ratones APP/PS1 de 6 meses de edad. El aumento de CP-AMPARs se asoció a una selectiva reducción de la LTD dependiente de mGluR1/5 en D1+ MSNs de ratones APP/PS1D1Tom fluorescentes, un mecanismo de plasticidad que normalmente induce la endocitosis de los CP-AMPARs para regular la fuerza sináptica. Finalmente, para identificar una relación causal entre la acumulación de Aβ intraneuronal y la potenciación de la neurotransmisión excitatoria y excitabilidad neuronal, se realizaron experimentos con un modelo de exposición aguda a la diálisis intraneuronal de Aβ en ratones control fluorescentes WTD1Tom, reproduciendo el incremento en la transmisión excitatoria modulada por AMPARs y la excitabilidad específicamente en D1+ MSNs. En conjunto, estos resultados identifican a la remodelación sináptica específica de las D1+ MSNs del nAc, mediada por la acumulación temprana de Aβ intraneuronal y la incorporación de CP-AMPARs, como un sustrato mecanístico de la disfunción mesolímbica y de los síntomas no cognitivos tempranos en la enfermedad de Alzheimer.Alzheimer’s disease (AD) has been predominantly investigated from the perspective of advanced pathological stages, with the aim of identifying mechanisms underlying memory loss. Consequently, research has largely focused on cortical and hippocampal circuits that exhibit prominent neuropathology in later stages and drive cognitive decline. However, non-cognitive symptoms frequently emerge during earlier phases of disease progression and are associated with mesolimbic dysfunction. The nucleus accumbens (nAc), a key integrative hub within this system, regulates motivational and hedonic processes and exhibits early structural alterations in AD patients. Despite this, the synaptic mechanisms underlying the vulnerability of the nAc during early stages of pathology, prior to senile plaque formation, remain poorly defined. In this doctoral work, whole-cell patch-clamp electrophysiological recordings and pharmacological manipulations were combined to evaluate excitatory synaptic transmission, neuronal excitability, and synaptic plasticity in the nAc of APP/PS1 mice at pre-plaque stages. Cell-type-specific analyses were further conducted using fluorescent APP/PS1D1Tom mice to identify dopamine D1 receptor-expressing medium spiny neurons (D1+ MSNs). At 3 months of age, intraneuronal Aβ accumulation was detectable in the nAc of APP/PS1 mice but was not associated with synaptic alterations. Notably, at 6 months of age, intraneuronal Aβ levels increased comparably in both D1+ and D1− MSNs relative to controls; however, only D1+ MSNs exhibited a selective loss of long-term depression (LTD). This deficit was associated with enhanced excitatory activity mediated by calcium-permeable AMPA receptors (CP-AMPARs), as evidenced by increased inward rectification and heightened sensitivity of excitatory currents to the selective CP-AMPAR antagonist NASPM. Consistently, calcium transient analysis using the GCaMP6s sensor revealed increased AMPAR-mediated calcium activity in the nAc of 6-month-old APP/PS1 mice. The upregulation of CP-AMPARs was further linked to a selective impairment of mGluR1/5-dependent LTD in D1+ MSNs from APP/PS1D1Tom mice, a form of plasticity that normally promotes CP-AMPAR endocytosis to regulate synaptic strength. Finally, to establish a causal relationship between intraneuronal Aβ accumulation and enhanced excitatory neurotransmission and neuronal excitability, acute intraneuronal Aβ dialysis experiments were performed in fluorescent WTD1Tom control mice, recapitulating the increase in AMPAR-mediated transmission and excitability specifically in D1+ MSNs. Together, these findings identify cell-type-specific synaptic remodeling of D1+ MSNs in the nAc, driven by early intraneuronal Aβ accumulation and CP-AMPAR incorporation, as a mechanistic substrate underlying mesolimbic dysfunction and early non-cognitive symptoms in AD.esCC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 InternationalEnfermedad de AlzheimerPéptidos beta-AmiloidesNúcleo accumbensNeuronas FisiologíaTransmisión sinápticaElectrofisiologíaThesisBuena SALUD