Identification of a new mechanism for preserving lysosomal functional integrity upon oxidative stress

Abstract

El estrés oxidativo (OS) daña las membranas celulares. Los lisosomas son particularmente sensibles a la permeabilización de la membrana ya que sus funciones requieren gradientes de protones estables dependientes de la membrana. La lipocalina Apolipoproteiń a D (ApoD) es una proteiń a de unión a liṕ idos dotada de capacidad antioxidante. Los astrocitos secretan ApoD para ayudar a las neuronas a afrontar el desafió .

En esta tesis, realizamos un análisis exhaustivo del tráfico intracelular de ApoD y demostramos su papel en la homeostasis del pH lisosomal sobre el OS inducido por paraquat. Demostramos que ApoD se endocita y se dirige a un subconjunto de lisosomas vulnerables de una manera dependiente del estrés, es funcionalmente estable en los lisosomas, y su presencia es suficiente y necesaria para que se recuperen de la alcalinización lisosómica inducida por OS, tanto en astrocitos como neuronas.

También demostramos que existe transferncia de vesiculas extracelulares (EV) con ApoD entre diferentes células de cultivos in vitro. Esta tesis caracteriza diferentes EVs ApoD positivos implicados en la comunicación glia-neurona.

Además, la función ApoD garantiza procesos tan diversos como la supervivencia celular sobre el estrés oxidativo, la compactación adecuada de la mielina (controlando los procesos de reciclado de glucoliṕ idos) o una actividad fagocit́ ica adecuada. Describiremos su papel en estos procesos.

El papel crucial de ApoD dentro del lisosoma nos permite estudiar los efectos potenciales de ApoD en enfermedades neurodegenerativas de diferentes oriǵ enes: como la neurodegeneración proteinopática en la Ataxia Espinocerebelosa Tipo I (SCA1) y una enfermedad de almacenamiento Lysosomal (LSD) particularmente devastadora, la enfermedad Niemann Pick tipo A (NPA). Mientras que el estrés oxidativo induce una entrada acelerada de ApoD en el compartimiento lisosomal en las células sanas, tal objetivo se pierde en las células enfermas, lo que contribuye a la vulnerabilidad de los lisosomas. Demostramos que la ApoD agregada exógenamente es capaz de reducir significativamente la permeabilización y la alcalinización lisosomal promovida por NPA, dando como resultado un aumento significativo en la supervivencia celular.

Nuestros resultados descubren propiedades biológicas (ubicación y transporte) y funciones de ApoD previamente desconocidas, lo que nos permite comprender mejor los procesos biológicos en los que está involucrada y abrir oportunidades terapéuticas para reparar los lisosomas en situaciones patológicas.