[ca] La malaltia d'Alzheimer (MA), la major causa de demència mundial, es caracteritza per la pèrdua gradual de cognició, especialment de memòria, i per dèficits neuropsiquiàtrics i en el comportament. Les característiques neuropatològiques de la MA inclouen plaques formades per β-amiloide (βA), cabdells neurofibril·lars compostos per la proteïna tau hiperfosforilada, pèrdua neuronal, neuroinflamació i disfunció autofàgica, entre d'altres. Al contrari que la MA d'aparició tardana, la majoria dels casos de MA familiar són causats per mutacions autosòmiques dominants en els gens de presenilina (PS/PSEN: PS1 i PS2), la subunitat catalítica del complex γ-secretasa responsable de la generació de la βA. Notablement, mutacions a PS1 també estan lligades a la demència frontotemporal (DFT), caracteritzada per acumulació cerebral de tau agregada i fosforilada sense plaques amiloides. Tot i que els mecanismes pels quals les mutacions en PS afecten βA estan ben definits, el paper concret de PS/γ-secretasa en la patologia de tau independentment de βA durant la neurodegeneració és desconegut. La hipòtesi d'aquesta tesi doctoral és que, la pèrdua de funció de PS causada per les mutacions lligades a demència contribueix a la hiperfosforilació, agregació i/o propagació de tau mitjançant l'afectació de vies específiques de senyalització i autofàgia. L'objectiu d'aquest estudi era investigar el paper de les PS en la patologia de tau durant la neurodegeneració i disfunció sinàptica, i els mecanismes implicats. Per abordar aquest objectiu, he realitzat anàlisis proteics bioquímics i estructurals, incloent-hi microespectroscòpia infraroja de sincrotró, tècniques histològiques i de comportament en un nou model de ratolí condicional d'inactivació neuronal (cKO) de PS1 i PS (PS1/PS2) amb expressió de tau endògena o sobreexpressió del gen humà de tau amb una mutació lligada a DFT (P301S). Els nostres resultats mostren que, la pèrdua de funció de PS provoca una fosforilació de tau dependent de l'edat en l'escorça i l'hipocamp dels ratolins PS cDKO associada a l'increment de l'activació de p25/Cdk5, PKA/AMPK i Akt. Com a resultat de la inactivació neuronal de PS, la proteïna patològica Curiosament, tau s'acumula a les neurones excitatòries, astròcits, microglia i oligodendròcits. Interessantment, la inactivació de PS al ratolí transgènic de tau humana causa la fosforilació i agregació de tau anticipada i agreujada en circuits neuronals emocionals i de memòria lligats a la patologia de la MA, incloent l'escorça entorrinal i retroesplenial, l'hipocamp i l'amígdala, un fenotip associat als dèficits exacerbats de memòria i aprenentatge. Anàlisis bioquímics de sinaptosomes purificats a partir de cervells de ratolí i humà amb MA van revelar una acumulació sinàptica anormal de tau i una disminució de proteïnes sinàptiques i factors sinaptonucleares (ex. CRTC1) suggerint afectació de mecanismes pre i postsinàptics en cervells de ratolí i humans amb MA. Notablement, la pèrdua de funció de PS causa l'agregació anormal de neurofilament juntament amb un increment de proteïnes oligomèriques amb estructures làmina-β en els ratolins PS1 cKO;Tau i PS cDKO;Tau. A nivell molecular, he trobat que les PS són necessàries per a una correcta activitat de mTOR i del flux autofàgic mantenint la fusió autofagosoma-lisosoma i la degradació de tau. En canvi, la inactivació de PS1 o de PS al ratolí transgènic de tau humana incrementa marcadors autofàgics (LC3-II/I, p62...) i la proteïna tau agregada i fosforilada en els autofagosomes. En conjunt, aquests resultats aporten evidències que la pèrdua parcial de la funció de PS condueix a increments de tau agregada i hiperfosforilada, respostes inflamatòries i neurodegeneració, i que la disfunció sinàptica i de memòria causada pot estar mediada per tau sinàptica. Els nostres descobriments suggereixen que la fosforilació i agregació de tau són processos patològics clau subjacents a la neurodegeneració causada per les mutacions de PS lligades a la MA

[es] La enfermedad de Alzheimer (EA), la mayor causa de demencia mundial, se caracteriza por la pérdida gradual de cognición, especialmente de memoria, y por déficits neuropsiquiátricos y de comportamiento. Las características neuropatológicas de EA incluyen placas formadas por β-amiloide (βA), ovillos neurofibrilares compuestos de proteína tau hiperfosforilada, pérdida neuronal, neuroinflamación y disfunción autofágica, entre otros. Al contrario que EA de aparición tardía, la mayoría de los casos de EA familiar son causados por mutaciones autosómicas dominantes en los genes de Presenilina (PS/PSEN: PS1 y PS2), la subunidad catalítica del complejo γ-secretasa responsable de la generación del βA. Notablemente, mutaciones en PS1 también están ligadas al desarrollo de demencia frontotemporal (DFT), caracterizada por acumulación cerebral de tau agregada y fosforilada sin placas amiloides. Aunque los mecanismos por los que las mutaciones en PS afectan a βA están bien definidos, el papel concreto de PS/γ-secretasa en la patología de tau, independientemente de βA, durante la neurodegeneración es desconocido. La hipótesis de esta tesis doctoral es que, la perdida de función de PS causada por las mutaciones ligadas a demencia contribuye a la hiperfosforilación, agregación y/o propagación de tau mediante la afectación de vías específicas de señalización y autofagia. El objetivo de este estudio era investigar el papel de las PS en la patología de tau durante la neurodegeneración y disfunción sináptica y los mecanismos implicados. Para abordar este objetivo, he realizado análisis proteicos bioquímicos y estructurales, incluyendo microespectroscopía infrarroja de sincrotrón, técnicas histológicas y de comportamiento en un nuevo modelo de ratón condicional de inactivación neuronal (cKO) de PS1 y PS (PS1/PS2) con expresión de tau endógena o sobreexpresión del gen humano de tau con mutación ligada a DFT (P301S). Nuestros resultados muestran que, la pérdida de función de PS provoca una fosforilación de tau dependiente de la edad en la corteza y el hipocampo de los ratones PS cDKO asociada al incremento de la activación de p25/Cdk5, PKA/AMPK y Akt. Como resultado de la inactivación neuronal de PS, tau se acumula en las neuronas excitatorias, astrocitos, microglía y oligodendrocitos. Interesantemente, la inactivación de PS en el ratón transgénico de tau humana causa la fosforilación y agregación de tau anticipada y agravada en circuitos neuronales emocionales y de memoria ligados a la patología de EA, incluyendo la corteza entorrinal y retroesplenial, el hipocampo y la amígdala, un fenotipo asociado a los déficits exacerbados de memoria y aprendizaje. Análisis bioquímicos de sinaptosomas purificados a partir de cerebros de ratón y humano revelaron una acumulación sináptica anormal de tau y una disminución de proteínas sinápticas y factores sinaptonucleares (ej. CRTC1) sugiriendo afectación de mecanismos pre y postsinápticos en cerebro de ratón y humano con EA. Notablemente, la pérdida de función de PS causa la agregación anormal de neurofilamento junto con un incremento de proteínas oligoméricas con estructuras lámina-β en los ratones PS1 cKO;Tau y PS cDKO;Tau. A nivel molecular, encontré que las PS son necesarias para una correcta actividad de mTOR y del flujo autofágico manteniendo la fusión autofagosomal-lisosomal y la degradación de tau. En cambio, la inactivación de PS1 o de PS en el ratón transgénico de tau humana incrementa marcadores autofágicos (LC3-II/I, p62…) y la proteína tau agregada y fosforilada en los autofagosomas. En conjunto, estos resultados aportan evidencias de que la pérdida parcial de la función de PS conduce a incrementos de tau agregada e hiperfosforilada, respuestas inflamatorias y neurodegeneración, y la disfunción sináptica y de memoria causada puede estar mediada por tau sináptica. Nuestros descubrimientos sugieren que la fosforilación y agregación de tau son procesos patológicos clave subyacentes a la neurodegeneración causada por las mutaciones de PS ligadas a EA.