Modulación Post-Transcripcional de Genes Expresados en Neuronas Serotoninérgicas de Ratón como Nuevas Dianas Terapéuticas en Depresión

Abstract

La tesis doctoral titulada “Modulación post-transcripcional de genes expresados en neuronas serotoninérgicas de ratón como nuevas dianas terapéuticas en depresión” ha sido realizada en el Instituto de Investigaciones Biomédicas de Barcelona (CSIC) bajo la supervisión del Dr. Francesc Artigas y la Dra. Analía Bortolozzi. Dicha tesis fue defendida el día 16 del mes de diciembre del año 2016.

Se ha trabajado con la hipótesis de que los niveles de expresión del autoreceptor 5-HT1A, el transportador de serotonina (SERT) y el canal de potasio TASK3 en las neuronas serotoninérgicas podrían determinar la vulnerabilidad al estrés y por ende, la susceptibilidad a la depresión y/o respuesta antidepresiva en modelos murinos.

El objetivo principal ha sido determinar las consecuencias moleculares, histológicas, neuroquímicas y comportamentales asociadas a la modulación post-transcripcional selectiva de los genes del receptor 5- HT1A, el transportador SERT o del canal de potasio TASK3 en neuronas monoaminérgicas de ratón.

La metodología utilizada se basa bien en la aplicación local de moléculas de siRNAs contra el receptor 5- HT1A (1A-siRNA), el transportador SERT (SERT-siRNA) o el canal de potasio TASK3 (TASK3-siRNA) directamente en el área cerebral de interés utilizando técnicas estereotáxicas, o bien en la administración por vía intranasal de estos siRNAs conjugados con sertralina o reboxetina para para favorecer el silenciamiento celular selectivo en neuronas serotoninérgicas o noradrenérgicas, respectivamente.

Los resultados obtenidos han posibilitado la publicación de 4 artículos originales más un quinto en preparación y han permitido establecer las siguientes conclusiones:

* La modulación post-transcripcional del receptor 5-HT1A de las neuronas serotoninérgicas evoca efectos antidepresivos en ratones, probablemente debido a la mayor capacidad de las neuronas serotoninérgicas para liberar 5-HT en condiciones de estrés.

* La disminución de la expresión del SERT en ratones produce un efecto antidepresivo más rápido y potente que el que se obtiene con el SSRI fluoxetina. Además, el knockdown del SERT consigue revertir de modo más rápido el comportamiento de tipo depresivo del modelo de depresión asociado al consumo crónico de corticosterona en comparación al tratamiento con fluoxetina.

* La reducción de la expresión del canal de potasio TASK3 en neuronas serotoninérgicas produce efectos antidepresivos en ratón, demostrando el potencial de TASK3 como una nueva diana para el tratamiento de la depresión. Además, el knockdown de TASK3 en neuronas noradrenérgicas, aunque de menor magnitud que el knockdown en neuronas serotoninérgicas, también produce efectos antidepresivos.

* Finalmente, la ruta de administración intranasal utilizada para silenciar el receptor 5-HT1A, el SERT o el canal de potasio TASK3 mediante siRNAs, dota los estudios de gran valor translacional, representando nuevas posibilidades terapéuticas que mejoran las principales limitaciones de los antidepresivos actuales: baja eficacia y acción retardada.

It has been hypothesized that expression levels of 5-HT1A-autoreceptor, serotonin transporter (SERT) and potassium channel TASK3 in serotonergic neurons could determine vulnerability to stress and hence susceptibility to depression and/or antidepressant response in murine models. The main objective has been to determine the molecular, histological, neurochemical and behavioral consequences associated with selective post-transcriptional modulation of 5-HT1A receptor, SERT transporter or TASK3 potassium channel genes in mouse monoaminergic neurons. The methodology used is based on either the local application of siRNA molecules against 5-HT1A receptor (1A-siRNA), SERT transporter (SERT-siRNA) or potassium channel TASK3 (TASK3-siRNA) directly into the brain area of interest using stereotactic techniques, or the intranasal administration of these siRNAs conjugated with sertraline or reboxetine to promote selective cell silencing in serotonergic or noradrenergic neurons, respectively.

The results obtained have allowed to establish the following conclusions:

* Post-transcriptional modulation of 5-HT1A receptor in serotonergic neurons evokes antidepressant effects in mice, probably because of the increased ability of serotonergic neurons to release 5-HT under stress conditions.

* Decreased expression of SERT in mice produces a more rapid and potent antidepressant effect than that obtained with SSRI fluoxetine. In addition, SERT's knockdown is able to revert the depressive- like behavior of a depression mouse model associated with chronic corticosterone consumption faster than fluoxetine treatment.

* The reduction of TASK3 potassium channel expression in serotonergic neurons produces antidepressant-like effects in mice, demonstrating the potential of TASK3 as a new target for the treatment of depression. In addition, TASK3 knockdown in noradrenergic neurons, although of smaller magnitude than the knockdown in serotoninergic neurons, also produces antidepressant- like effects.

* Finally, the intranasal route of administration used to silence 5-HT1A receptor, SERT or TASK3 potassium channel through siRNAs, provides studies of great translational value, representing new therapeutic possibilities that improve the main limitations of current antidepressants: low efficacy and delayed onset of action.