Regulación de la formación de especies reactivas de oxígeno por la cadena respiratoria mitocondrial en células neurales

Abstract

[ES]Para conocer la función fisiológica de las especies reactivas de oxígeno (ROS) en cerebro, es necesario analizar la contribución de los diferentes tipos de células neurales en la formación de ROS.

En la Tesis Doctoral hemos evaluado la capacidad de las neuronas y astrocitos de generar ROS de forma espontánea. Hemos observado que la producción de ROS es mayor (desde 1.5 a 10 veces) en astrocitos que en neuronas, en cultivos primarios de ratas Wistar y ratones C57BL6, con independencia de las condiciones de cultivo y el método de determinación de ROS. Las diferencias en la producción de ROS se confirmó a partir de neuronas y astrocitos diseccionadas de ratones adultos C57BL6, sugiriendo fuertemente que se trata de un fenómeno conservado in vivo. Además, las diferencias en la producción de ROS entre neuronas y astrocitos presenta un origen mitocondrial.

Para conocer el mecanismo responsable de las diferencias en la producción mitocondrial de ROS (mROS), hemos analizado el ensamblaje de la cadena respiratoria mitocondrial. Usando electroforesis nativas, análisis proteómicos, y transferencia tipo Western, hemos observado que, en astrocitos, una gran proporción del complejo I se encuentra libre, mientras que en neuronas la mayor parte se encuentra formando parte de supercomplejos. Además, la abundancia de la subunidad del complejo I NDUFS1, en el complejo I libre, es menor en astrocitos que en neuronas. La sobreexpresión de NDUFS1 en astrocitos incrementó la proporción del complejo I en supercomplejos, reduciendo la producción de mROS. Por el contrario, el silenciamiento de NDUFS1 en neuronas disminuyó la proporción del complejo I en supercomplejos, incrementando la producción de mROS.

Además, hemos observado que la reducción de los niveles de ROS en astrocitos, tras la incubación con GSH-etil éster, estabilizó al complejo I e incrementó su ensamblaje en supercomplejos.

Finalmente, la reducción de mROS en astrocitos, por la expresión de una forma mitocondrial de la catalasa (mitoCatalasa), disminuyó la actividad de NRF2, y la estabilidad de HIF1.

Por tanto, estos resultados son los primeros en demostrar como la modulación del complejo I en supercomplejos regula la producción mitocondrial de ROS en un sistema biológico intacto. Además, este mecanismo explica las diferencias intrínsecas en la producción de ROS entre neuronas y astrocitos, posiblemente ejerciendo un papel señalizador sobre las funciones fisiológicas.