Efecto de la sobreexpresión de G6PD en modelo murino de la enfermedad de Alzhéimer

Abstract

[EN] Alzheimer’s Disease (AD) is a neurodegenerative disorder and the most common type of dementia in the elderly. Its most studied pathological hallmarks are the extracellular amyloidbeta (Aβ) peptide deposits, known as senile plaques, and the intracellular accumulation of hyperphosphorylated tau protein forming neurofibrillary tangles, what triggers a progressive neuronal dysfunction and cell death. These phenomena are accompanied by an increased production of free radicals, mainly reactive oxygen species (ROS) causing oxidative damage. Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) has an important role against the oxidative stress since is the major source of the reducing agent NADPH, providing an important antioxidant defence. The aim of this work is to characterize, at a functional, cognitive and biochemical level, a novel transgenic mouse model with AD-like pathology that overexpresses G6PD in order to ascertain whether the increase of this antioxidant enzyme activity has benefits on the symptomatology or pathophysiology of AD. For that purpose, APP/PSN1/G6PD male and female triple transgenic (3xTg) mice were compared with wild-type (WT) and APP/PSN1 (2xTg) transgenic mice with AD-like pathology. We used a cohort of about 12-month mice of these three genotypes to evaluate different functional parameters: body weight, maximal grip strength, motor coordination and endurance; as well as cognitive skills through different tests, such as passive avoidance test and Hebb-Williams maze. After sacrificing these mice and tissue sample collection, G6PD activity and oxidative stress parameters were measured in cerebral cortex. Additionally, the resting metabolism was analysed through indirect calorimetry. We observed that female 3xTg mice performed the overall functional tests better than 2xTg and WT female mice, while male showed no significant differences between the three genotypes mice. At the cognitive level, our results shows an improvement in 3xTg mice. However, we did not find an evident association between these improvements and oxidative stress biomarkers. Therefore, we discuss its feasible relationship with changes observed in metabolism induced by G6PD overexpression.

[ES] La enfermedad de Alzhéimer (EA) es un trastorno neurodegenerativo y el tipo más común de demencia en la vejez. Sus características patológicas más estudiadas son los depósitos extracelulares del péptido beta-amiloide (Aβ), conocidos como placas seniles, y la acumulación de la proteína tau hiperfosforilada, formando ovillos neurofibrilares, que desencadena de forma progresiva una disfunción neuronal y muerte celular. Estos fenómenos van a acompañados por un aumento en la producción de radicales libres, principalmente especies reactivas del oxígeno (ROS) provocando un daño oxidativo. La glucosa-6-fofato deshidrogenasa (G6PD) tiene una función importante contra el daño oxidativo ya que es la mayor fuente del agente reductor NADPH, proporcionando una defensa antioxidante. El objetivo de este trabajo es caracterizar, a nivel funcional, cognitivo y bioquímico, un nuevo modelo murino transgénico para la enfermedad de Alzhéimer que sobreexpresa G6PD para comprobar si el incremento en la actividad de este enzima antioxidante tiene beneficios en la sintomatología o fisiopatología del Alzhéimer. Para ello, se compararon ratones machos y hembras triples transgénicos APP/PSN1/G6PD (3xTg) con la cepa silvestre o wild-type (WT) y ratones dobles transgénicos APP/PSN1 (2xTg) como modelo de la EA. Se utilizó una cohorte de ratones de unos 12 meses de edad de los tres genotipos para evaluar diferentes parámetros funcionales: peso corporal, fuerza máxima de agarre, coordinación motora y resistencia; así como aptitudes cognitivas mediante diferentes tests, como el test de evitación pasiva o el laberinto de Hebb-Williams. Tras el sacrificio de los ratones y la recogida de muestras de tejido, se determinó la actividad de G6PD y parámetros de estrés oxidativo. Adicionalmente, se analizó el metabolismo en reposo mediante calorimetría indirecta. A nivel funcional, observamos que las hembras 3xTg realizaron las pruebas funcionales mejor que las hembras 2xTg y WT, mientras que los machos no muestran diferencias significativas entre los tres genotipos. A nivel cognitivo, los resultados también reflejan una mejora en los ratones 3xTg. Sin embargo, no encontramos una asociación entre estas mejoras con los biomarcadores de estrés oxidativo. Por tanto, se discute su posible relación con cambios observados en el metabolismo inducidos por la sobreexpresión de G6PD.