A1 and A2A Adenosine receptors expression in ALS transgenic mice for the human gene SOD1

Tese de mestrado. Biologia (Biologia Molecular e Genética). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2012A Esclerose Lateral Amiotrópica (ELA) é uma doença progressiva e fatal caracterizada pela degeneração selectiva dos neurónios motores do córtex motor, tronco cerebral e medula espinal, que provoca atrofia muscular, paralesia e morte por falha respiratória. A etiologia da doença continua desconhecida, mas com um consenso de que o dano dos neurónios motores é causado por uma rede de processos patológicos complexos. Os mecanismos envolvidos na degeneração dos neurónios motores são melhor conhecidos num subtipo da doença causada por mutações na enzima superóxido dismutase 1 (SOD1). Esta enzima actua na eliminação de radicais livres de oxigénio e na ELA o processo de degeneração neuronal deve-se a um ganho de função da SOD1. A adenosina tem uma função importante na modulação da transmissão sináptica no SNC e SNP, actuando a dois níveis: inibitório, modulado pelos receptores do subtipo A1 e excitatório, mediado pelos receptores do subtipo A2A. É conhecido que a expressão dos receptores A1 e A2A da adenosina está alterada nalgumas doenças neurodegenerativas, mas o seu papel na ELA é ainda muito pouco conhecido. O objectivo deste trabalho foi determinar o efeito da ELA na expressão proteica e de mRNA dos receptors A1 e A2A da adenosina no decurso da doença. O modelo de murganhos transgénicos para o gene SOD1 humano com a mutação G93A foi usado neste trabalho. Os níveis proteicos e de mRNA de ambos os receptores foram quantificados através das técnicas de immunoblotting e PCR quantitativo em tempo real, respectivamente. Foram estudados diferentes tecidos do SNC e SNP, nomeadamente, córtex e medula espinal (apenas immunoblotting) e nervo frénico-diafragama, de animais selvagens e portadores da doença nas fases pre-sintomática (4-6 semanas) e sintomática (13-14 semanas). Resultados deste estudo indicaram níveis proteicos não alterados nos SNC e SNP do receptor A1 ao longo da progressão da doença. No entanto, observou-se uma sobreexpressão dos receptores A2A no córtex na fase pre-sintomática e um decréscimo na fase sintomática. Os outros tecidos mantiveram-se inalterados no que se refere aos receptores A2A em ambas as fases da doença. A avaliação da expressão de mRNA no diafragma não revelou quaisquer alterações em ambos os receptores da adenosina durante a progressão da doença. Assim, no que se refere aos receptores da adenosina em ELA, as primeiras alterações parecem ocorrer logo no início da doença nos receptores A2A do SNC.Amyothrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a progressive and fatal disease categorized by a selective degeneration of motor neurons from the cerebral cortex, brainstem and spinal cord that provokes muscle atrophy, progressive paralysis and death due to respiratory failure. The etiology of most ALS cases remains unknown but there is a current consensus that motor neuron degeneration is caused by a complex interaction between multiple pathogenic processes. The mechanisms of motor neuron degeneration are best understood in the subtype of disease caused by mutations in the enzyme superoxide dismutase 1. This enzyme is enrolled in the degradation of free oxygen radicals and in ALS neuronal damage is due to its gain-of-function. Adenosine has a central role as a neuromodulator of the CNS and PNS synaptic transmission. Adenosine acts at two levels: inhibitory through the subtype A1 receptor and excitatory through the subtype A2A receptor. Variation on the expression of A1 and A2A receptors has been identified in some neurodegenerative diseases, but their role in ALS is not yet understood. The objective of this work was to determine the effect of ALS on the protein and mRNA expression of A1 and A2A adenosine receptors through disease progression. The transgenic model of mice carrying the human SOD1 gene with the G93A mutation was used in this work. Protein and mRNA levels of both receptors were quantified through immunblotting and quantitative real time PCR, respectively. Different tissues of the CNS and PNS, namely cortex and spinal cord (immunoblotting only) and phrenic nerve-diaphragm were studied in wild-type and transgenic mice in the pre-symptomatic (4-6 weeks) and symptomatic (13-14 weeks) phases of the disease. Results from this study indicate unaltered A1 receptor protein levels at the CNS and PNS through disease progression. However, there is an overexpression of A2A receptors in the cortex of pre-symptomatic mice and a decrease in the symptomatic phase. The A2A receptors are unaltered in the other tissues in both phases of the disease. The mRNA evaluation does not reveal significant alterations in both adenosine receptors during disease progression. Thus, regarding adenosine receptors in ALS, the first changes seem to occur early in the disease at the CNS in A2A receptors