Estudio de los mecanismos de regulación del factor HIF-1 a por N-acil dopaminas. Implicaciones en neuroprotección

Abstract

La hipoxia es el estado por el cual se priva al organismo del suministro de oxígeno adecuado. Esta privación en algunos casos provoca daños en los tejidos y órganos y está relacionada con trastornos cardiorrespiratorios, cáncer y enfermedades neurodegenerativas. En la literatura, se han descrito multitud de evidencias de que ciertos neurolípidos como los endocannabinoides puede ejercer efectos neuroprotectores y anti-inflamatorios, debido a su participación en procesos de comunicación celular y molecular entre los diferentes tipos celulares del cerebro (especialmente entre neuronas, astrocitos y células de la microglía). El Sistema Endocannabinoide incluye receptores celulares, ligandos endógenos y enzimas que regulan la biosíntesis y degradación de los ligandos. Uno de sus ligandos es la Naraquidonoil dopamina (NADA), la cual parece jugar un papel relevante en los procesos de neuroprotección, ya que media importantes efectos biológicos a través de mecanismos dependientes e independientes de receptor (CB1 y TRPV1). Del mismo modo, de manera general las N-acil dopaminas también regulan el metabolismo del acido araquidónico al actuar como sustratos o inhibidores de las lipooxigenasas. También se ha descrito que la inhibición farmacológica de la proteína PHD (prolilhidroxilasa) induce la activación del factor de transcripción HIF-1, el cual es el eje central del mecanismo neuroprotector de estos inhibidores (también llamados agentes hipoximiméticos). HIF-1 modula la transcripción de genes implicados en protección neuronal, además de provocar respuestas adaptativas tanto en células neuronales como no neuronales y en situaciones muy diversas como accidentes cerebrovasculares y enfermedades de Parkinson, Huntington y Alzheimer. Nuestros resultados demuestran como NADA y otras N-acil dopaminas son capaces de inducir la estabilización y activación de HIF-1 en líneas neuronales y no neuronales y que lo hace a través de la sobre activación de la proteína E3 ubiquitina ligasa SIAH2, la cual es responsable de la inhibición de la proteína PHD. Con este estudio se explica al menos un mecanismo de acción por el cual ciertos endocannabinoides presentan efectos anti-inflamatorios y neuroprotectores. Además, y lo más importante, abre las puertas a nuevas vías de investigación para el tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas y neuroinflamatorias. Finalmente, los resultados obtenidos en la presente tesis han contribuido a estudiar el efecto de NADA y otras N-acil dopaminas sobre los niveles de HIF-1 en diferentes líneas celulares, caracterizando los posibles mecanismos bioquímicos y moleculares por los que es posible esta estabilización, poniendo de manifiesto el papel de la ubiquitina ligasa SIAH2 en la acción hipoximimética de NADA.

Hypoxia is the condition whereby the organism is deprived of adequate oxygen supply. This deprivation in some cases causes damage to tissues and organs and is associated with cardiorespiratory disorders, cancer and neurodegenerative diseases. In the literature, have been described many evidence that certain neurolipids as endocannabinoids may exert neuroprotective and anti-inflammatory effects due to their participation in processes of cell and molecular communication between the different cell types of the brain (especially among neurons, astrocytes and microglial cells). Endocannabinoid system includes cellular receptors, endogenous ligands and enzymes that regulate the biosynthesis and degradation of ligands. One of its ligands is N-arachidonoyl dopamine (NADA), which seems to play an important role in neuroprotection processes because mediates important biological effects through receptor-dependent and receptorindependent mechanisms (CB1 and TRPV1). Similarly, the N-acyl dopamines also regulate the metabolism of arachidonic acid to act as substrates or inhibitors of lipoxygenases. Also, It has been reported that pharmacological inhibition of PHD (prolyl hydroxylase) protein induces activation of the transcription factor HIF-1, which is the central axis of the neuroprotective mechanism of these inhibitors (also called hipoximimetics agents). HIF-1 modulates the transcription of genes involved in neuronal protection, and adaptive responses cause both neuronal and non-neuronal cells and in a variety of situations such as stroke and Parkinson's, Huntington's and Alzheimer's disease. Our results demonstrate how NADA and others N-acyl dopamines are able to induce the stabilization and activation of HIF-1 in neuronal and non-neuronal lines and making it through the activation of E3 ubiquitin ligase protein SIAH2, which is responsible for the inhibition of protein PHD. This study explains at least one mechanism of action by which certain endocannabinoids have anti-inflammatory and neuroprotective effects. Furthermore, and most importantly, opens up new lines of research for the treatment of neurodegenerative and neuroinflammatory diseases. Finally, the results obtained in this thesis have contributed to study the effect of NADA and others N-acyl dopamines on levels of HIF-1 in different cell lines, characterizing the possible biochemical and molecular mechanisms by which is possible this stabilization, showing the role of ubiquitin ligase SIAH2 in the hipoximimetic action of NADA.