Carmen Montiel<br />Catedrática del Departamento de Farmacología y Terapéutica de la UAM
Carmen Montiel, catedrática del Departamento de Farmacología y Terapéutica de la UAM, quien se encargó de dirigir el estudio, habla sobre el proceso y las implicaciones del mismo. El estudio, publicado en Journal of Biological Chemistry, fue realizado en el marco del Instituto de Investigación Sanitaria IdiPAZ por investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), del Hospital Universitario La Paz y del Instituto de Investigaciones Biomédicas "Alberto Sols" UAM-CSIC.
Se demuestra el papel funcional de una nueva proteína que podría estar asociada a enfermedades inflamatorias, neuropsiquiátricas y cáncer.
1.- ¿Por qué es importante lo que habéis constatado en el estudio?
Porque es la primera vez que se demuestra el papel funcional de una nueva proteína, denominada dup-alfa7, como moduladora endógena de la actividad del receptor colinérgico nicotínico alfa-7. Esta interacción es muy relevante ya que el receptor alfa-7 está ampliamente distribuido en células del sistema nervioso e inmune, donde desempeña un papel clave en fenómenos de plasticidad y supervivencia neuronal, mientras modula la liberación cerebral de diversos neurotransmisores y frena la liberación de citoquinas pro-inflamatorias por los macrófagos. Por otra parte, una actividad disminuida del receptor alfa-7 se ha asociado al desarrollo de enfermedades neurológicas y psiquiátricas (demencia tipo Alzheimer, esquizofrenia, depresión mayor), e inflamatorias (enfermedad de Crohn, sepsis, etc.). Además, este receptor parece estar implicado en el desarrollo de distintos tumores, fundamentalmente de pulmón, por lo que su modulación por dup-alfa7 podría intervenir en el desarrollo tumoral.
Pero el interés de la proteína dup-alfa7 va más allá de la función anteriormente mencionada, ya que: 1º) el gen que la codifica, situado en el cromosoma 15, es el resultado de una duplicación parcial del gen que codifica el receptor nicotínico alfa7; y 2º) el gen duplicado ha aparecido muy recientemente en la evolución de las especies ya que solo está presente en el hombre y no en primates superiores. Dado que más del 95% de la población humana es portadora de, al menos, 1 alelo de este gen duplicado, es probable que este gen confiera una ventaja evolutiva a los sujetos portadores de la duplicación.
2.- ¿Qué implicaciones tiene vuestra investigación?
Nuestro estudio demuestra que dup-alfa7 inhibe la actividad funcional del receptor nicotínico alfa-7 y que dicha inhibición es directamente proporcional al nivel de expresión de dup-alfa7 en la célula. Nuestro estudio también presenta resultados relevantes en corteza cerebral humana y en macrófagos humanos aislados de sangre periférica que apoyan la posibilidad de que el efecto dominante negativo de dup-alfa7 sobre el receptor alfa7 encontrado in vitro pueda ser extrapolado a situaciones in vivo.
Por tanto, la interacción entre la proteína dup-alfa7 y el receptor nicotínico alfa-7 encontrada en el presente estudio puede tener una gran relevancia fisiopatológica dada la implicación funcional y patológica del receptor alfa7 en las situaciones antes indicadas.
3.- ¿Tiene alguna aplicación práctica?
Cuando iniciamos nuestro estudio se conocía que el RNA mensajero de dup-alfa7 se expresaba en los mismos tipos celulares que lo hacía el receptor alfa7. Además, se había encontrado una asociación entre algunos polimorfismos del gen que codifica para dup-alfa7 y ciertas enfermedades psiquiátricas y neurológicas, como la esquizofrenia, la depresión bipolar, la enfermedad de Alzheimer, la demencia con cuerpos de Lewy o la enfermedad de Pick. Sin embargo, se desconocía el mecanismo por el que se producía dicha asociación al no existir ninguna prueba experimental que demostrara cual era la función de la proteína dup-alfa7. Nuestro estudio permite, por primera vez, reinterpretar la anterior asociación.
Adicionalmente, este trabajo abre el camino para la realización de estudios posteriores encaminados a detectar posibles desequilibrios entre los niveles de expresión de alfa7 y dup-alfa7 en las anteriores patologías, y como dichos desequilibrios podrían afectar a la evolución de la enfermedad.
4.- ¿Cómo fueron los experimentos (qué métodos empleasteis, de qué hipótesis partíais)?
Los experimentos fueron realizados en la línea celular de pituitaria de rata (GH4C1) y en ovocitos de rana Xenopus laevis, así como en la línea de células leucémicas humanas (HL-60), en corteza cerebral humana y en macrófagos humanos aislados de sangre periférica. Se utilizaron técnicas de biología molecular, de microscopía confocal de receptores marcados, combinadas con técnicas electrofisiológicas y farmacológicas.
5.- ¿Cómo llegasteis a vuestras conclusiones?
Nuestros resultados mostraban que la inyección de RNA mensajero de dup-alfa7 en ovocitos no generaba receptores funcionales, pero que cuando dicho mensajero era co-inyectado junto con el RNA mensajero de alfa7 se producía una reducción de la corriente nicotínica alfa7 proporcional a la cantidad de dup-alfa7 inyectada. Utilizando microscopía confocal y un marcador fluorescente específico de los receptores, pudimos comprobar que dup-alfa7 producía su efecto a través de la reducción del número de receptores funcionales alfa-7 que alcanzaban la membrana celular. Dos hallazgos adicionales de nuestro estudio apoyan la posibilidad de que el efecto dominante negativo de dup-alfa7 sobre el receptor alfa7 encontrado in vitro pueda ser extrapolado a situaciones in vivo: 1º) los niveles del RNA mensajero de dup-alfa7 en corteza cerebral humana y en macrófagos humanos son suficientemente altos respecto a los de alfa7 como para que la primera proteína pueda modular la actividad del receptor alfa7; y 2º) distintos mediadores generados durante el proceso inflamatorio (p.e., la interleuquina-1) son capaces de reducir a la mitad los niveles de expresión de dup-alfa7 y, por tanto, de incrementar la actividad neta anti-inflamatoria de los receptores alfa7. De esta manera, las propias citoquinas liberadas por los macrófagos durante el proceso inflamatorio serían capaces, a través de dup-alfa7, de "autorregular" su propia liberación para prevenir una excesiva respuesta inflamatoria.
Referencia bibliográfica:
Lucas-Cerrillo AM, Maldifassi MC, Arnalich F, Renart J, Atienza G, Serantes R, Cruces J, Sánchez-Pacheco A, Andrés-Mateos E, Montiel C.; Function of Partially Duplicated Human alpha7 Nicotinic Receptor Subunit CHRFAM7A Gene: Potential implications for the cholinergic anti-inflammatory response. En: J Biol Chem. 2011 Jan 7; 286(1):594-606. Epub 2010 Nov 3.
