Implicacions de la proteïna JNK i les seves isoformes en la plasticitat neurona

Abstract

La plasticitat neuronal és el mecanisme a través del qual els circuits neuronals es modifiquen i s’adapten als diferents estímuls en el cervell adult, permetent l'aprenentatge i la memorització. En malalties neurodegeneratives com l’epilèpsia, la plasticitat neuronal es pot trobar afectada, ocasionant problemes en l’aprenentatge i processos cognitius. A nivell de biologia molecular, s’ha identificat que les proteïnes JNK, tenen un paper important en la plasticitat neuronal degut a la seva funció a nivell de senyalització cel·lular. En aquest treball, vam investigar el rol de les diferents proteïnes de la família de les JNK (jnk1, jnk2 i jnk3) en la plasticitat sinàptica, mitjançant un model d'epilèpsia del lòbul temporal (ELT). Per això vam utilitzar diferents models knockouts per a JNK (jnk1-/- , jnk2-/- i jnk3-/- ) en situacions control o tractats amb àcid kainic (KA) per tal de provocar atacs epilèptics aguts. Utilitzant tècniques immunohistoquímiques, vam analitzar la distribució de les àrees de l'hipocamp i dels axons a la CA3, el nombre i la mida dels botons sinàptics. Els resultats van mostrar que en situacions control, l’eliminació de JNK2 i JNK3 va provocar un augment de l'àrea i una reorganització dels axons a la CA3, i una reducció de l'àrea dels botons sinàptics. A més, els ratolins jnk3-/- van mostrar un augment de la innervació al soma. El tractament amb KA va provocar una pèrdua neuronal al DG i una reducció de l'àrea dels botons sinàptics a la CA3 en ratolins WT. En els WT i jnk1-/- , el KA va provocar una pèrdua de botons sinàptics, mentre que en ratolins jnk2-/- i jnk3 -/- va provocar una reducció de la innervació al soma i un augment de l'àrea dels botons sinàptics a la CA3. Aquests resultats demostren la implicació de les diferents proteïnes JNK en la formació i estructura de l’hipocamp; en la formació i manteniment dels circuits neuronals i en la regulació de la plasticitat neuronal. Apuntant que les proteïnes de la família de JNK podrien ser una diana terapèutica en la patologia neurodegenerativa de l’epilèpsia

Neural plasticity is the ability of the adult brain to modify and adapt to new stimuli. This mechanism allows for learning and memory. In neurodegenerative diseases such as epilepsy, neural plasticity can be affected, leading to problems with learning and cognitive processes. At the molecular biology level, JNK proteins have been identified to play an important role in neural plasticity due to their function in cellular signaling. In this study, we investigated the role of different JNK proteins (jnk1, jnk2, and jnk3) in synaptic plasticity in a model of temporal lobe epilepsy (TLE). We used JNK knockout mice (jnk1-/- , jnk2-/- , and jnk3-/- ) in control or kainic acid (KA)-treated conditions to induce acute seizures. We used immunohistochemical techniques to analyze the distribution of hippocampal areas, the distribution of axons in CA3, and the number and size of synaptic boutons. In control conditions, deletion of JNK2 or JNK3 increased the axon area in CA3, reorganized the connections between mossy fibers and pyramidal neurons (increased synapses in the apical zone), and reduced the size of synaptic boutons. Deletion of JNK3 increased innervation at the soma. KA treatment caused neuronal loss in the DG and a reduction in synaptic bouton size in CA3 in wild-type mice. In wild-type and jnk1-/- mice, KA treatment caused a loss of synaptic boutons, while in jnk2-/- and jnk3-/- mice it caused a reduction in innervation at the soma and an increase in synaptic bouton size in CA3. All these results demonstrate and confirm the involvement of different JNK proteins in the formation and structure of the hippocampus, in the formation and maintenance of neural circuits and in the regulation of neural plasticity. Suggesting that JNK family proteins could be a therapeutic target for neurodegenerative epilepsy patholog