Estudios sobre la regulación del ciclo celular en cultivos de células: Papel de las poliaminas

La poliaminas son moléculas esenciales para el crecimiento, diferenciación y transformación celular. Se encuentran presentes en todo tipo de células y sus niveles endógenos están perfectamente controlados. Estudios recientes indican que los niveles de la arginina regularían el metabolismo de las poliaminas putrescina y espermidina. Este aminoácido produce óxido nítrico (ON), segundo mensajero implicado en la respuesta inmune, en la neurotransmisión y en el proceso inflamatorio. En este tipo de trabajo se propone desarrollar un sistema de detección para determinar la concentración de ON en tiempos cortos que permita conocer su relación con el metabolismo de las poliaminas. Por otra parte, el papel específico de las poliaminas en la regulación del ciclo celular es desconocido y en nuestro laboratorio se está estudiando el rol de estas moléculas en el ciclo de células normales y malignas; se propone determinar la expresión de la ciclina D1 a lo largo de este ciclo y su implicancia en situaciones de carencia de poliaminas endógenas. También se han relacionado a las poliaminas con la apoptosis o muerte celular programada (MCP), por lo que se intentará estudiar las variaciones durante el ciclo celular de la MCP de células normales y malignas y su relación a las poliaminas. Los resultados de estos estudios ampliarán el conocimiento del rol de las poliaminas y permitirá diseñar experimentos utilizando inhibidores de estas moléculas como anticancerígenos. Desde el punto de vista biotecnológico, el sistema detección de ON posibilitará determinar su concentración en tiempos cortos, aportando información de su rol metabólico. Esta metodología podrá aplicarse en otros sistemas.

Exposición prenatal al alcohol y síndrome de hiperactividad con déficit de la atención: un abordaje conductual, farmacológico y bioquímico. Alcohol prenatal exposure and attention deficit with hyperactivity disorder: behavioral, pharmacological and biochemical approaches.

El Trastorno por Déficit de Atención con Hiperactividad (ADHD) es un síndrome conductual de origen orgánico, que se manifiesta principalmente en niños. Está caracterizado por distracción moderada a severa, períodos de atención breve, hiperactividad, inestabilidad emocional e impulsividad. Los tratamientos se basan "paradójicamente" en psicoestimulantes. Las sustancias mas empleadas son metilfenidato y anfetamina. La sintomatología indica un mal funcionamiento en los circuitos dopaminérgicos que sería el resultado de factores genéticos como ambientales, ya que es común encontrar ADHD en niños expuestos prenatalmente al alcohol. Los modelos animales son importantes para estudiar patologías de etiología desconocida, en este sentido, estudios de nuestro laboratorio indican que ratones deficientes en p35 son hiperactivos y responden paradojalmente a psicoestimulantes. Cdk5/p35 participa en el desarrollo neuronal, liberación de vesículas, señales dopaminérgicas, etc. Además resultados preliminares indican que la experiencia prenatal con una dosis etílica moderada durante la gestación tardía, es suficiente para incrementar los patrones de actividad locomotora, semejantes a los descriptos en los modelos animales de ADHD. De acuerdo a estas consideraciones hipotetizamos que la exposición etílica prenatal a dosis moderadas y durante un periodo acotado de la gestación tardía, resulta en un patrón conductual similar al descripto en modelos de ADHD. Asimismo, drogas psicoestimulantes pueden revertir dichos efectos. Por otra parte, proponemos que estas alteraciones son consecuencia de los efectos ocasionados por el insulto etílico sobre el equilibrio en el funcionamiento del sistema de neurotransmisión dopaminérgio mesolímbico/cortical. Teniendo en cuenta que la etiología del ADHD aun no se conoce, el desarrollo de modelos animales, que recapitulen características clínicas de este trastorno, constituye una herramienta muy poderosa para el estudio de los mecanismos celulares y moleculares que subyacen a este síndrome, por lo tanto, en este proyecto nos proponemos obtener evidencias acerca de las alteraciones originadas a partir de efectos deletéreos de la exposición etílica prenatal, que recapitulan el desarrollo de fenotipos conductuales y bioquímicos descriptos en modelos para ADHD. Específicamente nos proponemos determinar, por medio de experimentos conductuales, si la exposición a distintas dosis moderadas de alcohol durante un periodo acotado de la gestación tardía, son suficientes para generar alteraciones conductuales características de ADHD y establecer si metilfenidato y anfetamina, son capaces de revertirlas. Evaluar, mediante métodos bioquímicos, si este modelo involucra cambios en algunos de los componentes claves de la neurotransmisión dopaminérgica, tales como niveles de dopamina y sus metabolitos, niveles de expresión de tirosina-hidroxilasa, de receptores y transportador de dopamina, del complejo cdk5/p35, entre otros. Esperamos recapitular características análogas a las observadas en sujetos diagnosticados con ADHD y que el tratamiento con psicoestimulantes re-establezca los niveles de conducta normales. Mediante ensayos bioquímicos, esperamos encontrar mayores niveles de dopamina en tejido estriatal, acompañados con un aumento en los niveles de sus metabolitos y mediante western blot y ensayos de actividad esperamos encontrar mayor nivel de expresión en D1, menor de DAT y alteraciones en la normal actividad y expresión de cdk5/p35, que podrían explicar los resultados comportamentales esperados. Dada la alta prevalencia de ADHD y que estos jóvenes pacientes son medicados con psicoestimulantes, junto con la poca información sobre las respuestas neuroadaptativas del cerebro inmaduro, es importante investigar los mecanismos que subyacen las alteraciones neurofisiológicas de este trastorno. Estos abordajes experimentales resultan centrales para el desarrollo de terapias mas eficientes para el tratamiento de este síndrome.

Participación del tráfico y la distribución de proteínas en la polaridad y el desarrollo de procesos neuronales. Protein sorting and trafficking participation in neuronal processes polarity and development.

El estudio del tráfico intracelular en neuronas ha despertado gran interés en los últimos años, debido a que un gran número de enfermedades neurodegenerativas y neuropsiquiátricas parecen tener origen en en el transporte defectuoso de proteínas en estos tipos celulares. Mediante el uso de técnicas de biología celular y molecular, fuimos capaces de describir una de las vías que regula la fisión de las vesículas que llevan su cargo desde la última cisterna del Aparato de Golgi hacia la superficie celular en células epiteliales no polarizadas. Uno de los componentes clave de esa vía resultó ser la Proteina Kinasa D1 (PKD1), cuya actividad en el Aparato de Golgi es esencial para un normal transporte intracelular. Sorprendentemente, observamos que la PKD1 en neuronas con polaridad establecida no regula la fisión en el Golgi, pero si estaría involucrada en la selectividad y distribución (sorting) de vesículas cuyo cargo debe ser específicamente dirigido a las membranas dendríticas. El bloqueo de la actividad de la PKD1 no solamente cambia el destino final de estos cargos, que son enviados de esta forma a la membrana terminal del axón, sino que también es capaz de inducir defectos en el desarrollo y crecimiento de los procesos dendríticos a largo plazo. En este proyecto estudiaremos de que manera influye la perturbación del sorting, en ausencia de PKD1 activa y de otros componentes que la regulan, en la distribución de receptores de factores neurotróficos y de neurotransmisores glutamatérgicos, y cómo estos cambios en su distribución afectan el número, tamaño, y funcionalidad de los procesos neuronales (axones y dendritas). Estos resultados contribuirán a adquirir mayores conocimientos de los mecanismos dependientes del transporte y sorting de proteínas de membrana que participan en la regulación del crecimiento neuronal, los cuales a su vez aportarán información valiosa en la comprensión de un gran número de enfermedades neurológicas. The study of intracellular trafficking in neurons has arisen a great deal of interest in the last years, since a great number of neurodegenerative and neuropsychiatric disorders seem to be originated in abnormal protein transport in these type of cells. Using cell and molecular biology methodologies, we have been capable of describe one of the pathways that regulate the fission of vesicles that carry their cargo from the last Golgi Apparatus cisternae to the cell surface in non-polarized epithelial cells. One of the key components in this pathway is the Protein Kinase D1 (PKD1), whose activity in the Golgi Apparatus is essential for a normal intracelular transport. Surprisingly, we have observed that PKD1 does not regulate fission in neurons with established polarity, but it would be involved in vesicles' sorting at Golgi, particularly of those that carry specific dendritic cargo. Blocking PKD1 activity changes the final destination of these cargoes, which is now sent to the axons' terminal membranes, and also produces late dendritic development and growing defects. In this project we will study how sorting perturbation in absence of PKD1 and its regulators activities influences selectivity and distribution of neurotrophic and neurotransmitter receptors, and how these sorting changes affect number, size and functionality of neuronal processes (axons and dendrites). These results will help to acquire greater knowledge about transport and sorting mechanisms of neuronal growth regulatory membrane proteins. In addition, these studies will contribute with new valuable information necessary to understand numerous neurological diseases.

Expresión de las proteínas relacionadas con la proliferación celular y la apoptosis en lesiones blancas de la mucosa oral, como precursoras de la cancerización en el epitelio escamoso oral.

El cáncer de la mucosa oral es una patología muy frecuente que llega en muchos casos a conformar entre el 8 y el 10% de los tumores malignos del hombre. La baja concientización de la población general sobre el tema es un factor importante que hace que estas lesiones sean detectadas en forma tardía y cuando ya se trata de lesiones avanzadas de muy mal pronóstico. Si bien ha habido grandes avances en el diagnóstico y tratamiento de lesiones blancas de la mucosa oral como el liquen plano oral, estas lesiones siguen siendo entidades con muchos interrogantes para todos los expertos en medicina oral, sobre todo en lo referente a su proceso de aparición y a su tratamiento. Es importante la diferenciación correcta de estas lesiones, ya que el carcinoma epidermoide bucal puede aparecer también como una lesión blanca. No hay suficiente conocimiento de lo que ocurre en otras lesiones blancas de la mucosa oral no liquen plano. Para evaluar el verdadero potencial de transformación maligna de leucoplasias, liquen plano oral, reacciones liquenoides y lesiones escamosas intraepiteliales (incluídas las inducidas por acción viral) se evaluará la expresión de las proteínas relacionadas con la proliferación celular y la apoptosis en estas lesiones. Se evaluará con técnicas inmunohistoquímicas la relación de bcl-2 como marcador apoptótico en leucoplasias, liquen plano oral, lesiones escamosas intraepiteliales y carcinomas epidermoides orales, así como también en estas mismas lesiones la expresión proteica de MIB-1 (ki67), ciclina D1, p16 y p53 para valorar si las alteraciones en la expresión proteica de estos marcadores, suceden de forma secuencial a través de las distintas etapas en la cancerización del campo de cavidad oral, ya que no existe consenso en los resultados y las conclusiones obtenidas en los diferentes estudios efectuados sobre la influencia exclusiva de los marcadores apoptóticos en el desarrollo de las lesiones de algunas de las lesiones como el LPO.