Social and sensory deficits in Rett syndromeneuroanatomical and behavioural analyses in a mouse model deficient for MECP2

Resumen

El síndrome de Rett es una enfermedad rara del neurodesarrollo que afecta a 1 de cada 10.000 niñas en todo el mundo, y que supone la segunda causa de discapacidad intelectual de origen genético en mujeres. No existe una cura eficaz, y el tratamiento médico es meramente sintomatológico. Sin embargo, esta condición es mucho menos estudiada que otras enfermedades raras que afectan principalmente a niños. Se sabe que el síndrome de Rett está causado principalmente por mutaciones en el gen MECP2, que se localiza en el cromosoma X, haciendo que los niños mueran durante el primer año de vida y las niñas desarrollen la sintomatología característica de Rett a los 6-18 meses de edad. Entre los síntomas se incluyen un estancamiento del desarrollo, la pérdida de habilidades comunicativas y motoras, aparición de déficits sociales, epilepsia y problemas respiratorios, entre otros. La relevancia del gen MECP2 radica en la proteína para la que codifica, y que porta su mismo nombre: la proteína MeCP2. Esta proteína es un regulador de la transcripción de numerosos genes, especialmente abundante en el sistema nervioso central, donde desempeña papeles fundamentales en la maduración neuronal, complejidad neurítica, sinaptogénesis y plasticidad sináptica, entre otros. En la presente tesis hemos decidido explorar algunas de las características menos estudiadas de este síndrome como son la neurogénesis postnatal, los déficits sociales y la nocicepción y expresión de dolor, en un modelo de ratón que mimetiza los principales síntomas de Rett. Primero, analizamos la supervivencia celular de las células que se generan en el cerebro postnatal del ratón en la zona subventricular, y que migran por medio de la corriente migratoria rostral hasta los bulbos. Gracias a un experimento con BrdU, apreciamos que la falta de MeCP2 no parece afectar a la supervivencia de estas células, al menos durante un periodo de tiempo de 12 días. Por otro lado, decidimos estudiar la población de neuronas inmaduras que expresan la proteína doblecortina en el sistema olfativo e hipocampo. Como resultado, pudimos observar que los ratones nulos para el gen mecp2, presentan un aparente déficit en la maduración neuronal, afectando a regiones específicas del sistema olfativo, como son la corteza piriforme o el estriado dorsal y ventral. Además, descubrimos una población de neuronas inmaduras en la capa I del tubérculo olfativo, que no había sido descrita en profundidad hasta el momento, y cuya maduración también se ve afectada por la falta de MeCP2. Además, pudimos apreciar que la manipulación ambiental a edades tempranas, como por ejemplo el estrés temprano inducido por separación materna, es capaz de afectar a esta población de neuronas inmaduras, promoviendo su maduración o incluso exacerbando los efectos del déficit de MeCP2 de forma distinta dependiendo del sexo, región y genotipo. Este descubrimiento abre las puertas a intervenciones no farmacológicas basadas en el enriquecimiento ambiental, con el fin de promover la maduración neuronal de las regiones afectadas en Rett, con el objetivo de aliviar los síntomas cognitivos. Por otro lado, estudiamos también el cerebro social de los ratones mutantes para Mecp2, y observamos que los ratones nulos para este gen, presentaban una disminución de la inervación vasopresinérgica dependiente de testosterona, afectando a núcleos cerebrales importantes para la modulación de comportamientos sociales y agresivos en machos. Considerando que los machos nulos para Mecp2 presentan testículos internos, hipotetizamos que éstos producen menores cantidades de testosterona, algo que concuerda con la menor producción de feromonas dependientes de testosterona encontrada en la orina de los mismos. Esto sugiere que los déficits en Mecp2 son capaces de afectar al sistema hormonal, que alterará a su vez la inervación vasopresinérgica y conductas normativas de estos machos. De acuerdo con esta teoría, registramos valores más altos de activación de la enzima óxido nítrico sintasa en los machos nulos para el gen Mecp2, que concuerdan con la menor agresividad mostrada por éstos mismos en los test de residente-intruso. También, pudimos observar una menor investigación por parte de los residentes nulos hacia los intrusos salvajes, sugiriendo una falta de interés hacia los mismos. Además, los ratones salvajes investigaban con mayor frecuencia a los ratones nulos que a los salvajes, apoyando la teoría de una menor producción de testosterona y feromonas masculinas. Por tanto, a la hora de estudiar enfermedades del neurodesarrollo tales como Rett y otras condiciones relacionadas con mutaciones en el gen MECP2, es importante considerar los posibles efectos en la señalización hormonal que puedan derivar en posibles déficits sociales. Finalmente, realizamos un estudio longitudinal con el fin de estudiar la nocicepción y expresión de dolor en ratones hembras heterocigotas para el gen Mecp2. En la literatura existe mucha controversia sobre la mayor o menor percepción de dolor tanto en niñas con Rett como en los modelos de ratón diseñados. Sin embargo, resulta crucial esclarecer si las niñas afectadas presentan una menor percepción del dolor o si, por el contrario, y debido a los déficits motores y comunicativos que presentan, son incapaces de expresar este dolor. Gracias al estudio longitudinal, pudimos apreciar que, con el progreso de la sintomatología y severidad de la misma, las hembras heterocigotas desarrollan sobrepeso y alteraciones en la forma de caminar, sugiriendo posibles alteraciones motoras. Todo ello se ve reflejado en los distintos resultados obtenidos en pruebas como el test de von Frey, donde las hembras en estadíos sintomáticos más tempranos muestran una hipersensibilidad al test, sugiriendo que su percepción del dolor se encuentra aumentada. Sin embargo, en estadíos más avanzados, en los que la sintomatología es más acuciada y severa, los resultados cambian hacia una hipotética hiposensibilidad. Sin embargo, los resultados del test de placa caliente, revelan que las hembras plenamente sintomáticas muestran hipersensibilidad al calor. Además, muchas de estas hembras heterocigotas, muestran conductas inusuales como forma de expresión de dolor, que no están presentes en las hembras salvajes. Todo ello, apoya la teoría de una hipersensibilidad enmascarada por los déficits motores y comunicativos, de forma que, las niñas afectadas podrían estar experimentando el mismo o incluso más dolor, pero viéndose incapaces de manifestarlo o expresándolo de forma distinta.