La interacción de las mitocondrias y los lisosomas es clave en la enfermedad de Parkinson
Una imagen en mosaico de una sola neurona que muestra la escala de una neurona en comparación con las células HeLa. El cuerpo celular de una neurona dopaminérgica es más pequeño que el de las células somáticas regulares, pero sus neuritas son muy largas, lo cual es una de las razones por las que se observaron diferentes dinámicas de orgánulos en los subcompartimentos de las neuronas. Crédito: Universidad de Northwestern
Los científicos de Northwestern Medicine han identificado las consecuencias del contacto entre la mitocondria y el lisosoma en los axones y las sinapsis de las neuronas humanas, según un estudio publicado en Nature Communications.
El contacto prolongado, observado en neuronas que modelan la enfermedad de Parkinson, provocó una distribución aberrante de las mitocondrias, lo que contribuyó a la disfunción neuronal de la enfermedad. Los investigadores atribuyeron este fenómeno a mutaciones en la enzima lisosomal -glucocerebrosidasa (GBA), según Dimitri Krainc, MD, Ph.D., presidente y profesor de neurología Aaron Montgomery Ward y autor principal del estudio.
«Nuestro estudio es el primero en demostrar que los sitios de contacto mitocondria-lisosoma se forman dinámicamente en las neuronas de los mamíferos y están mal regulados en la enfermedad de Parkinson, lo que lleva a eventos patogénicos posteriores», dijo Krainc, quien también es director del Centro de Neurogenética Simpson Querrey.
La enfermedad de Parkinson se encuentra entre los trastornos neurodegenerativos más comunes, en los que las neuronas dopaminérgicas en la región cerebral de la sustancia negra comienzan a morir, lo que provoca la pérdida del control motor. Actualmente, no existen terapias modificadoras de la enfermedad de Parkinson, por lo que estudiar las vías clave involucradas en la patogénesis es vital para identificar objetivos terapéuticos, dijo Krainc.
Estudios recientes del laboratorio Krainc publicados en Nature and Science han resaltado el papel de disfunción mitocondrial y lisosomal en la enfermedad de Parkinson, lo que sugiere que la señalización directa entre estos dos orgánulos puede representar un componente importante de la enfermedad.
En el estudio actual, Soojin Kim, estudiante de quinto año en la Universidad Interdepartamental de Northwestern El Programa de Neurociencia (NUIN) y autor principal del estudio, utilizó microscopía de lapso de tiempo de súper resolución para observar mitocondrias y lisosomas en contacto entre sí a lo largo de las dendritas y axones de las células nerviosas de pacientes con enfermedad de Parkinson. Es importante destacar que también descubrió que las neuronas que albergan mutaciones de pérdida de función en GBA, considerado uno de los factores de riesgo más graves para la enfermedad de Parkinson, también prolongaron significativamente el contacto mitocondria-lisosoma en comparación con las neuronas normales.
«Esto sugiere que la mala regulación de El contacto mitocondrial-lisosoma es un paso importante en la patogenia de la enfermedad», dijo Krainc.
Profundizando más, los investigadores encontraron que GBA mutante en las neuronas de los pacientes altera mediadores importantes del contacto mitocondrial-lisosoma, lo que resulta en menos mitocondrias en el axones de las neuronas y niveles reducidos de ATP, la fuente de energía para las células.
Sorprendentemente, estos efectos posteriores se rescataron mediante la regulación al alza de la proteína TBC1D15, que está involucrada en la unión mitocondrial-lisosoma.
«Cuando eliminamos TBC1D15 en neuronas sanas, vemos los fenotipos que hemos observado en las neuronas enfermas», dijo Kim. «Cuando sobreexpresamos TBC1D15 en las neuronas enfermas, pudimos rescatar parcialmente los fenotipos patológicos aguas abajo».
Estos hallazgos destacan los contactos mitocondriales-lisosomales como un regulador aguas arriba de la función mitocondrial y la dinámica compleja que impulsa la neurodegeneración en la enfermedad de Parkinson, según a Krainc.
«Comprender el papel y la regulación de los contactos entre orgánulos tiene implicaciones críticas para múltiples enfermedades neurodegenerativas y ofrece un ángulo importante no estudiado previamente para comprender la convergencia de la disfunción mitocondrial y lisosomal en la etiología de la enfermedad de Parkinson, dijo Krainc.
Explore más
Los liosomas y las mitocondrias conversan entre sí en la célula Más información: Soojin Kim et al. Desregulación de los contactos mitocondria-lisosoma por disfunción GBA1 en modelos neuronales dopaminérgicos de la enfermedad de Parkinson, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-22113-3 Información de la revista: Nature , Nature Communications , Science
Proporcionado por Northwestern University Cita: Interacción de mitocondrias y lisosomas clave en la enfermedad de Parkinson (2021, 19 de abril) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-04-interaction-mitochondria-lysosomes-key-parkinson.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.