Efecto de la normalización de la expresión del transportador Na+/Mioinositol SMIT1 sobre la función colinérgica de una línea celular neuronal derivada de corteza cerebral de la trisomía 16 murina (modelo del Síndrome de Down humano)

Abstract

El Síndrome de Down (SD) se determina por la trisomía del autosoma 21 humano, y sus alteraciones se asocian a sobreexpresión o bien desregulación de los productos génicos derivados de este cromosoma. La trisomía 16 (Ts16) murina es un modelo animal de este síndrome, debido a la gran homología entre los cromosomas humano y murino correspondiente. Desafortunadamente, la condición en el modelo murino no es viable. Frente a esto se han generado líneas celulares inmortalizadas derivadas de corteza de ratón normal y trisómico 16, denominadas CNh y CTb respectivamente. Estas líneas celulares sobreexpresan genes relacionados con el SD y muestran función colinérgica alterada (menor incorporación de colina de alta afinidad (IC), expresión de la acetilcolintransferasa (ChAT) y liberación fraccional de acetilcolina (LF) frente a una estimulación), similares a las previamente encontradas en cultivos primarios de corteza Ts16. También se han encontrado elevados niveles de Mioinositol en pacientes con SD, lo cual estar relacionado con la sobreexpresión del Transportador Na+ /Mioinositol SMIT1, cuyo gen se encuentra ubicado en cromosoma 16 murino. Con el objeto de dilucidar la participación de SMIT1 en la disfunción colinérgica descrita anteriormente, decidimos reducir la expresión de SMIT1 transfectando las células con secuencias de antisentido específicos para mRNA en nuestras líneas celulares derivadas de corteza cerebral de Ts16 (CTb) comparadas con la línea derivada de un animal normal (CNh). Posterior a la transfección, estudios de Western Blot (WB) mostraron una reducción en la expresión de SMIT1 en 10%, 40%, y 42% a 24, 48 y 10 72 horas respectivamente, comparadas con niveles de SMIT1 en cultivos de la líneas celulares trisómicas CTb sin transfectar (n=6 p<0,01). Una vez normalizada la expresión de SMIT1, estudiamos la IC en CTb y CNh, encontrando que la línea CTb exhibe una reducción en la IC de un 80%, 85% y a 2 y 5 minutos de incubación con 1µCi de [3 H]- colina respectivamente, comparada con CNh. A 72 horas post-transfección los niveles en la IC fueron esencialmente similares en ambos tipos celulares. Finalmente, la LF, la cual está reducida en CTb comparada con CNh después de una despolarización generada por glutamato, nicotina , muscarina y KCl, , muestra un progresivo incremento después del Knockdown del SMIT al ser estimulada con nicotina y muscarina, mostrando valores similares a CNh después de 48 horas post-transfección. Sin embargo, al inducir despolarización con KCl y estimular con Glutamato extracelular, las líneas CTB tranfectadas no exhibieron diferencias con respecto a la línea celular trisómica CTb sin transfectar. Los resultados sugieren que la normalización en la expresión de SMIT1 en la línea CTb mediante la transfección con oligonucleótidos antisentido revierten: 1) la reducción de la incorporación de 3H colina, y 2) el déficit en la liberación de acetilcolina frente a agonistas Colinérgicos (Nicotina y Muscarina). Los resultados pueden constituir un punto de partida para el diseño de una terapia farmacológica que apunte a recuperar las funciones cognitivas, en particular las relacionados con sistemas colinérgicos, en pacientes con SD.

Down’s Syndrome (DS) is determined by the trisomy of autosome 21, and the condition exhibits alterations associated with excess gene products. Murine trisomy 16 is an animal model of the human condition, due to the great homology between both human and murine chromosomes. However, trisomy 16 in mice is inviable. To overcome this limitation, we used generated cell lines derived from the cerebral cortex of normal and trisomy 16 mice, named CNh and CTb respectively. Among the genes present in the chromosome 21, we find the Sodium-Myo Inositol Transporter 1 (SMIT1). CTb cells show altered cholinergic function (reduced high affinity choline uptake, ChAT expression and fractional choline release after stimulation). Due to evidence of high levels of myo-inositol in Ts16 brain, we decided to reduce SMIT1 expression using specific mRNA antisense sequences in the CTb cell line, compared to the CNh line, derived from a normal animal. After transfection, Western blot studies showed knockdown of SMIT1 expression by 10% (24 hr), 40% (48 hr) and 42% (72 hr) . Upon achieving these reduced SMIT-1 levels, we studied [3H]-choline uptake in CTb and CNh cells. CTb, as previously reported, expressed reduced choline uptake compared to CNh cells ( 80% and 85% reduction at 2 and 5 min incubation, respectively). At 72 hr of SMIT1 knockdown, choline uptake levels were essentially similar in both cell types. Further, fractional release of [3H]-choline in response to nicotine , muscarine, , which is reduced in CTb cells compared to CNh, showed a progressive increase after SMIT1 knockdown, reaching values similar to those of CNh after 48 hr of transfection. The SMIT1 knockdown had no effect in glutamate stimulation and KCl-induced depolarization had no effect on acethylcholine fractional release.The results suggest that SMIT1 overexpression in CTb cells contributes to impaired cholinergic function, and that gene knockdown in this cells line is a relevant tool to study DS-related dysfunction.