Alteraciones metabólicas y comportamentales por la eliminación de la enzima proglucolítica PFKFB3 de astrocitos en ratón

Abstract

[ES] El acoplamiento metabólico entre astrocitos y neuronas es crucial para un adecuado funcionamiento cerebral y, por ende, para las funciones neurales superiores. La importancia de la ruta glucolítica en el Sistema Nervioso es irrefutable. Asimismo, la glucolisis no solo provee de una fuente rápida de energía, sino que también genera metabolitos intermediarios que son claves para garantizar un acoplamiento metabólico cerebral óptimo. A pesar de la notable heterogeneidad encontrada al analizar en detalle las distintas poblaciones de astrocitos, hay un consenso generalizado sobre la relevancia de esta vía glucolítica en estas células gliales. En trabajos previos del laboratorio se confirma que, a diferencia de las neuronas, los astrocitos derivaban la glucosa mayoritariamente a través de la vía glucolítica en detrimento de la PPP y se demuestra que esta diferencia metabólica entre ambos tipos celulares radica en los mayores niveles de enzima proglucolítica PFKFB3 presentes en los astrocitos, en comparación con las neuronas. Por lo tanto, la PFKFB3 emerge como un objetivo clave de estudio dada su influencia determinante en la modulación del metabolismo cerebral de la glucosa. Paralelamente, teniendo en cuenta las fluctuaciones espaciotemporales en el metabolismo de la glucosa cerebral, especialmente en la glucolisis, se sugiere que su relevancia funcional podría estar adaptada durante el envejecimiento. En vista a estos antecedentes, se plantea la posibilidad de que la PFKFB3 en astrocitos pueda desempeñar un papel esencial para el mantenimiento de la función neuronal, asegurando un bienestar conductual y un rendimiento cognitivo adecuados. De acuerdo con los precedentes descritos y la hipótesis de trabajo, en esta Tesis Doctoral hemos planteado los siguientes objetivos generales: 1. Desarrollar un modelo experimental capaz de reducir la vía glucolítica en astrocitos, a través de la eliminación selectiva de la enzima proglucolítica 6-fosfofructo-2-quinasa/fructosa-2,6-bisfosfatasa-3 (PFKFB3). Se utilizará un modelo condicional de ratón knockout del gen endógeno de la Pfkfb3, que nos permita eliminar PFKFB3 específicamente en astrocitos, tanto en cultivo como en cerebro de animales adultos jóvenes y maduros. 2. Evaluar el papel fisiológico de la glucolisis y particularmente de la PFKFB3 en el metabolismo astrocítico. Se evaluarán las consecuencias metabólicas de la eliminación de la PFKFB3 en cultivo primario de astrocitos. 3. Analizar la influencia de la eliminación de PFKFB3 en astrocitos de cerebro de ratón adulto joven y adulto maduro, sobre el metabolismo general, la funcionalidad neuronal y el comportamiento. Se estudiará el comportamiento motor, conductual y cognitivo de los ratones PFKFB3-KO específicos de astrocito. Finalmente, se realizará un análisis de diferentes metabolitos cerebrales, así como del estado funcional y estructural de las neuronas.