Investigation of the role and modulation of autophagy for neuroprotection and nerve regeneration using models of peripheral nerve injury

Departament responsable de la tesi: Departament de Biologia Cel·lular, de Fisiologia i d'Immunologia. Lesiones en el nervio periférico causan una disrupción axonal que puede producir una neurodegeneración retrograda. Las neuronas axotomizadas sufren una serie de cambios fenotípicos a nivel molecular y celular, algunos de ellos llamados mecanismos endógenos de neuroprotección, que promueven la supervivencia neuronal. En estos mecanismos se incluyen la respuesta de proteína desplegada (UPR) y la autofagia. La intensidad y el tiempo de respuesta de la neurona vienen influenciados por la severidad de la lesión, la distancia respecto al soma, el tipo de neurona y la edad. Sin embargo, cuando la lesión es muy proximal al soma, como es el caso de la lesión de avulsión de raíz de nervio periférico (RA), los mecanismos endógenos de neuroprotección pueden no ser activados contribuyendo a la neurodegeneración. Por este motivo creemos que la corrección o la potenciación de los mecanismos endógenos podrían ser efectivos para la neuroprotección y la regeneración. Primero caracterizamos el estado de flujo autofágico después de PNI in vivo y encontramos un bloqueo de estas vías, alteraciones en proteínas relacionadas con microtúbulos y proteínas de tráfico vesicular a los 5-7 días posteriores a la lesión. Posteriormente, modelamos algunos eventos concomitantes asociados con las alteraciones de la autofagia y en el citoesqueleto en el modelo in vitro. Además, analizamos la respuesta temporal de la autofagia y el citoesqueleto in vitro. Estos resultados, revelaron que la neurodegeneración podría ocurrir debido a la alteración inicial de los microtúbulos después del bloqueo de la autofagia. Además,estas alteraciones del citoesqueleto aumentan la astrogliosis y la muerte de MN in vivo. Finalmente, exploramos el papel de la potenciación de la autofagia. El análisis del curso temporal de la inducción de autofagia farmacológica usando rapamicina reveló ser neuroprotector solo como un pretratamiento antes de la lesión de RA. Además, la activación de la autofagia mediada por la sobreexpresión de ATG5 dio como resultado una preservación de MN acompañada de una mejora en la vía secretora y el flujo autofagico. Resultados previos demostraron que BiP neuroprotegía frente a RA y que su expresión se veía disminuida en las motoneuronas degeneradas. Considerando su relación con la autofagia, nuestro objetivo fue aclarar los mecanismos de neuroprotección mediante la proteómica. Descubrimos