Regulación de la vía NRF2/HO-1 por receptores acoplados a proteínas G heterotriméricas y efecto farmacológico del ácido nordihidroguayarético relevancia en neuroprotección frente a estrés oxidativo

Resumen

Las especies reactivas de oxígeno (ROS) están estrechamente relacionadas con el origen y la progresión de varias enfermedades neurodegenerativas, por lo que es necesario encontrar nuevas dianas terapéuticas encaminadas a mantener el equilibrio redox celular. En esta Tesis Doctoral hemos estudiado la regulación de la principal vía antioxidante celular, la vía Nrf2/hemo oxigenasa-1 (HO-1), por dos receptores típicos del cerebro como son el muscarínico M1 y el purinérgico P2Y13, así como la relevancia de este eje en la neuroprotección inducida por la activación de estos dos receptores y en respuesta al ácido nordihidroguayarético (NDGA). El factor de transcripción Nrf2 es el controlador maestro de la homeostasis redox celular y regula la expresión de un conjunto de genes antioxidantes, citoprotectores y relacionados con biotransformación que reciben el nombre de genes de fase II. Bajo condiciones redox normales, Nrf2 se asocia a la proteína Keap1, que lo marca para degradación por la vía ubiquitina/proteasoma. Sin embargo, en presencia de moléculas electrofílicas o de un ambiente oxidante, Nrf2 escapa a la degradación proteolítica, se estabiliza, se transloca al núcleo y allí dimeriza con otras proteínas con cremallera de leucinas de la familia Maf para activar Elementos de Respuesta Antioxidante (AREs) localizados en los genes de fase II. Entre estos genes está el que codifica hemo oxigenasa-1 (HO-1), una enzima que cataliza la degradación del grupo hemo generando monóxido de carbono (CO), biliverdina y hierro libre. La biliverdina se convierte por acción de la biliverdina reductasa en bilirrubina, que es posiblemente el principal antioxidante no enzimático del organismo. En esta tesis hemos utilizado HO-1 como enzima modelo de fase II. La activación del receptor muscarínico M1 por carbacol, en células PC12 y en neuronas granulares de cerebelo (NGCs), condujo a un incremento en los niveles de HO-1, tanto a nivel de ARN mensajero como de proteína. Además, también se incrementaron los niveles totales y nucleares de Nrf2. Mediante la utilización de inhibidores y de vectores de expresión para varias proteínas de señalización intracelular pudimos determinar que el receptor M1 utiliza Gaq, fosfolipasa C-b (PLC-b) y proteína kinasa C-g (PKC-g) como la vía de señalización principal que lleva hasta Nrf2. Alternativamente, la fosforilación e inhibición de GSK-3b por la PKC también activó a Nrf2. Por otra parte, la activación del receptor purinérgico P2Y13 por su agonista 2-metil-tio-ADP (2MeSADP) también indujo el eje Nrf2/HO-1 en NGCs. En ambos casos, la inducción de este eje fue determinante para ejercer un efecto neuroprotector frente al estrés oxidativo producido por peróxido de hidrógeno (H2O2). Finalmente nos planteamos si la vía Nrf2/HO-1 podría ser diana farmacológica para una terapia de neuroprotección. Para este estudio hemos caracterizado el ácido nordihidroguayarético (NDGA), un polifenol con propiedades antioxidantes, que ha resultado ser un potente inductor de Nrf2. El NDGA activó la expresión de los AREs e indujo también la expresión de la enzima antioxidante HO-1. Estos resultados sugieren nuevas formas de regulación de la vía antioxidante Nrf2/HO-1 en el cerebro, a través de receptores acoplados a proteínas G heterotriméricas como son el muscarínico M1 y purinérgico P2Y13. Por otra parte, nuestro trabajo identifica un nuevo compuesto fenólico, el NDGA, como candidato farmacológico para inducir una respuesta neuroprotectora en el cerebro.