Papel de las fosfatasas STEP y PTEN en el balance entre la señalización sináptica y extrasináptica de los receptores NMDA en el hipocampo en un modelo murino de trauma cerebral moderado : papel del daño oxidativo.

El daño neuronal provocado por lesiones cerebrales, envejecimiento o diversas enfermedades neurodegenerativas, tiene entre alguno de sus factores comunes la falla sináptica y el estrés oxidativo. El principal tipo de sinapsis afectada en este conjunto de patologías es la sinapsis glutamatérgica. Uno de los componentes principales de la transmisión glutamatérgica son los receptores de N-metil-D-aspartato (NMDARs). De acuerdo a su localización en subdominios de la membrana neuronal se han descrito dos poblaciones de NMDARs; los NMDARs sinápticos y los NMDARs extrasinápticos. Los NMDARs sinápticos son los encargados de la transmisión sináptica en diversos circuitos neuronales activando vías de señalización asociadas a la plasticidad sináptica y la sobrevida neuronal. Por el contrario, los NMDARs extrasinápticos, al ser activados, son capaces de generar cascadas de señalización intracelulares pro-apoptóticas incluyendo la activación de proteasas como las calpaínas. La localización de los NMDARs depende principalmente del estado de fosforilación de la subunidad GluN2B. Estudios previos han demostrado el papel de algunas fosforilaciones clave que ayudan a mantener al receptor en distintas zonas. Algunas fosforilaciones de interés son la fosforilación en la tirosina 1472 de la subunidad GluN2B que ha sido asociada a un enriquecimiento de los NMDARs en la zona sináptica y la fosforilación en la tirosina 1336, esta última ha sido relacionada a un enriquecimiento de los NMDARs en la zona extrasináptica. El balance entre estas dos fosforilaciones con funciones antagónicas depende del balance entre la actividad de kinasas y fosfatasas. En los últimos años se han descritos una serie de fosfatasas reguladoras de la actividad sináptica, muchas de ellas tienen como blanco a los NMDARs. En este trabajo las fosfatasas a estudiar son PTEN (Phosphatase and Tensin homolog deleted on chromosome Ten) y STEP (Striatal-enriched protein Tyrosine Phosphatase), ambas proteínas tienen implicancias en la disminución de la actividad de los NMDARs en condiciones patológicas, así como también han sido involucradas como reguladores de la plasticidad sináptica en paradigmas de inducción de la potenciación y depresión a largo plazo (LTP y LTD respectivamente). Estos fenómenos han convertido a estas dos fosfatasas en un interesante blanco de estudio en eventos celulares relacionados a procesos neuropatológicos. En este trabajo hemos evaluado el papel del daño oxidativo en la regulación de la actividad de estas fosfatasas y de su efecto sobre el estado de fosforilación de los NMDARs bajo dos modelos diferentes. Daño oxidativo crónico y daño oxidativo agudo. En ambos casos se utilizó un animal transgénico con baja capacidad antioxidante como es el ratón heterocigoto para la enzima superóxido dismutasa 2 (SOD2-/+). Para evaluar el papel de PTEN y STEP en la distribución de los NMDARs por el daño oxidativo crónico, se utilizaron animales SOD2+/- de distintas edades (2 y 6 meses de edad), esperando que el envejecimiento y la baja capacidad antioxidante generen el daño oxidativo crónico. Como modelo de daño oxidativo agudo se utilizó un modelo de trauma de impacto craneal frontal leve y repetitivo en ratones SOD2+/- y ratones control. En ambos modelos se midieron los siguientes parámetros: cambios cognitivos (laberinto acuático de Morris y reconocimiento de objeto nuevo), estudios electrofisiológicos (LTP, potenciales dependientes de NMDARs) y la actividad y expresión de PTEN y STEP. Además, se evaluó la localización de los NMDARs a través de las fosforilaciones de la subunidad GluN2B y mediante fraccionamiento subcelular del hipocampo de estos ratones. Con el fin de corroborar la participación de las fosfatasas PTEN y STEP en la progresión del daño producido por el trauma cerebral y el posterior daño neuronal provocado entre otras cosas por el aumento de los NMDARs extrasinápticos, se utilizaron herramientas farmacológicas. Para el caso de PTEN se utilizó el inhibidor VO-OHpic y para STEP se utilizó el inhibidor TC-2153, en ambos casos se administró el inhibidor vía intraperitoneal antes de cada sesión de golpes. Solo con el inhibidor de STEP se contrarrestaron algunos de los efectos producidos por el trauma cerebral. En resumen, se logró establecer bajo dos modelos de acumulación de daño oxidativo, crónico y agudo, el papel de las fosfatasas STEP y PTEN en el estado de fosforilación y en la localización de los NMDARs entre regiones sinápticas y extrasinápticas, los cuales contribuirían a los daños neurológicos y sinápticos observados.