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68 - LM Zieher - Junio 2011

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MicroRNA, roles neurobiológicos, diferenciación serotonérgica y mecanismo de acción de fluoxetina

Prof. Dr. Luis M.

Prof. Dr. Luis M. Zieher - Plasticidad neuronal. - Sus targets son desconocidos en la mayoría de los casos. Estudios in vitro Para dilucidar el rol de los miRNA´s en las respuestas adaptativas en expresión del SERT en neuronas monoaminérgicas, se cultivaron células neuroectodérmicas 1C11 que pueden diferenciarse en células neuronales 1C11-5-HT y 1C11-NE (4). Las células neuroectodérmicas expresan SERT antes de diferenciarse en noradrenérgicas o serotonérgicas junto a otros marcadores relacionados a los neurotransmisores (NT´s) mencionados. Dado que los transcriptos permanecen constantes a lo largo de la diferenciación (5-HT o NE), los miRNA´s pueden participar en mecanismos postranscripcionales que prevengan la expresión ilegítima de la transcripción del ARNm. Se marcó miR-16, obtenido por un programa de predicción in silico como un SERT-targeting-miRNA con un ensayo de luciferasa. El miR-16 es un regulador negativo de la transcripción del SERT (se incrementa en vías NA para evitar su diferenciación serotonérgica y se mantiene constante en los circuitos NA). Si el SERT es target del miR-16, la sobreexpresión de células 1C11-5HT debería disminuir los niveles de SERT cosa que se demuestra en este paper. Durante la diferenciación serotonérgica, la transcripción SERT se inicia en el día 2 y es funcional y fija antidepresivos al día 4. El SERT reconoce a antidepresivos SSRI como fluoxetina o paroxetina y además a un congénere de cocaína (I 125 ) RTI-55, que también se fija al NET. Se cuantificó la expresión del SERT transfectando (sobreexpresando) miR-16, lo que genera una disminución en el número de sitios de binding para 3H- paroxetina. A su vez, disminuye el binding de I-125 RTI-55 en un 40%. Por el contrario, ambos sitios de fijación no cambiaron cuando se transfectaron las células 1C11-5HT con el nucleótido antisentido miR-16 que bloquea la acción del miR-16. Las células 1C11 NE implementan un NET funcional a los 12 días. Si bien estas células expresan los ARN mensajeros para SERT, las moléculas SERT son indetectables, lo que podría derivarse de la up regulation del miR-16 durante la diferenciación noradrenérgica silenciando la transcripción del SERT. Para demostrarlo se silenció la transcripción SERT con anti miR-16 y se midió el binding de: - 3H-nisoxetina (específico ligando NET) - I-125 RTI-55 (se pega tanto al NET como al SERT) - 3H- paroxetina (únicamente se pega al SERT) La expresión NET fue insensible a la disminución de miR-16 en las células 1C-11 NE, pero anti-miR-16 indujo la aparición de sitios de binding a paroxetina 3H, y aumentó la fijación RTI-55 a la suma de sitios de binding para nisoxetina más paroxetina, lo que debe adscribirse a la expresión de novo de moléculas SERT en las células noradrenérgicas, por lo cual la inhibición miR-16 revela la expresión de proteínas SERT en células 1C-11 NE, y vuelve competentes a las células NE para reconocer a antidepresivos SSRI. Luego se investigó la expresión de parámetros fenotípicos (otros que el NET) y aparte del SERT, encontrando que la neutralización miR-16: • no impacta la función noradrenérgica. • Las células adquieren completo metabolismo 5HT (síntesis, almacenamiento y degradación 5HT) y • expresan receptores 5HT-2B. Esto indicaría que el miR-16 es un represor global de la expresión de función serotonérgica en las células IC-11-NE. Para el estudio in vivo, (4) se cuantificó en primer término miR-16 en núcleos del rafe (NR) vs locus coeruleus (LC). Al igual que lo que sucede en células 1C11, los menores niveles de miR-16 se encontraron en el rafe. Administrando por infusión fluoxetina en rafe, se observó: > Aumento de 2,5 veces en los niveles de miR-16. > Reducción de 2 veces en la fijación de 3H- paroxetina, que también ocurrió cuando se inyectó directamente miR-16 en el rafe. > Finalmente, la fijación de 3H- paroxetina no se afectó luego de la infusión de fluoxetina junto a anti-miR-16 > Datos que demuestran que la fluoxetina regula la expresión de SERT vía miR-16 en NR. > En NR vs. LC, los niveles de pre-pri-miR-16 (un regulador de maduración) fueron inversamente proporcionales a los niveles de miR-16, y el aumento de miR-16 por fluoxetina, lo que se acompaña de un descenso de pre-pri-miR-16. Se estudió el rol de la señalización Wnt, que debería reprimir la maduración miR-16, y se comprobó que tanto Wnt3a, LiCl o SB-216763, gatillan la up regulation de miR- 16 y la down regulation de pre-pri-miR-16 en rafe. El tratamiento crónico con fluoxetina interfiere con la señalización Wnt canónica, autogonizándola y disminuyendo la expresión SERT. ¿Qué pasa en LC? - En infusión aguda de fluoxetina en el LC no cambia expresión de miR-16, lo que concuerda con la falta de expresión del SERT en neuronas NE. - Pero la infusión de fluoxetina en NR reduce 30% miR-16 en LC y disminuye la actividad GSK3 beta, induce la expresión de SERT, de TPH y de receptores 5HT2B (¡todo en LC!) - Esto ocurre en neuronas TH positivas (demostrado con microscopía confocal). Se concluye que fluoxetina en NR cambia la función serotonérgica en LC. - Esto es confirmado por administración crónica (20 días de administración i.p. de fluoxetina) que produce una disminución del 27% de miR-16 junto a expresión de SERT en LC. Rol de la neurotrofina S100 beta S100 beta es una neurotrofina up regulada por tratamiento con fluoxetina. La expresión de miR-16 en monocitos es down regulada por S100 beta (4). La exposición del rafe a fluoxetina acumula S100 beta en el medio de cultivo, y disminuye en un 43% el miR-16 en células 1C11-NE expuestas a S100 beta junto con la aparición 12 // EDITORIAL SCIENS

Psicofarmacología 11:68, Junio 2011 de proteína SERT y las enzimas de síntesis, la acumulación de 5HT y la aparición de receptores 5HT-2B. ¿Qué sucede in vivo? - Infusión fluoxetina up regula S-100B en núcleos serotonérgicos (133% vs. controles) - Infusión de S100B en LC disminuye un 22,4% los niveles de miR-16, y se expresa SERT. - Anticuerpos anti-S100 beta en LC previene la disminución de miR-16 por fluoxetina en rafe. Dado que el LC es inervado por fibras provenientes de las neuronas serotonérgicas, se hipotetiza que la secreción de S100 beta por las fibras 5HT es la que media las acciones de fluoxetina, y no la de las células gliales, que no podrían actuar a tan lejana distancia. Estos datos pueden ser relevantes para la interpretación de los cambios adaptativos mediados por AD, lo que se demuestra en dos modelos animales de depresión (UCMS y FST). En ambos, el deterioro del pelo, la reducción del peso corporal, la preferencia por sucrosa y la actividad locomotora son aliviadas por la infusión crónica de fluoxetina o miR-16 en rafe o anti-miR-16 en LC (4). Se concluye que: - El miRNA miR-16 opera en la acción AD de los SSRI. - La fluoxetina en núcleos serotonérgicos aumenta la maduración de miR-16. - El tratamiento crónico con fluoxetina libera S100 beta, que a su vez, actúa sobre las neuronas NA del LC. - Disminuyendo los niveles de miR-16, el factor S100 beta desnuda la expresión de funciones serotonérgicas en áreas noradrenérgicas del cerebro. - El miR-16 sería un efector central que regulando la expresión del SERT, media las respuestas adaptativas de las neuronas serotonérgicas y noradrenérgicas al tratamiento con fluoxetina. Referencias bibliográficas 1. Eacker S.M, Dawson T.M. y Dawson V.L. (2009) Understanding micro RNA´s in neurodegeneration. Nat Rev Neurosci. 10: 837-841 2. Schratt G. (2009) Micro RNA´s at the synapse. Nat Rev Neurosci. 10: 842-849 3. Li X. Jin P. (2010) Roles of small regulatory RNA´s in determining neuronal identity. Nat Rev Neurosci. 11: 329-338 4. Baudry A., Movillet-Richard S., Schneider B., Launay JM y Kellermann O. (2010) Mir-16 targets the serotonin transporter: A new facet for adaptative responses to antidepressants. Science, 329 1537-1541. 5. Filipowics W. et al (2008) Mechanisms of post-transcriptional regulation by micro RNA´s: are the answers on sight. Nat Rev Genet. 9: 102-114. 6. Kim V. N. (2005) Micro RNA biogénesis: coordinated cropping and dicing. Nature Rev. MoI. Cell. Biol. 6: 376-385. 7. Stark K.L. et al (2008) Altered brain micro RNA biogenesis contribute to phenotypic deficits in a 22q11- deletion mouse model. Nature Genet.40: 751-760. 8. Jin P. et al (2004) Biochemical and genetic interaction between the fragile X mental retardation protein and the micro RNA pathway. Nature Neurosci. 7: 113-117. 9. Schratt G. M. et al (2006) Brain specific micro RNA regulates dendritic spine development. Nature 439 : 283-289. 10). osik K.S. (2006) The neuronal micro RNA system. Nat Rev Neurosci 7: 911-920. 11. Kim V. et al (2007) A micro RNA feedback circuit in mid brain dopamine neurons. Science 317: 1220-1224. EDITORIAL SCIENS // 13

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