Show simple item record

dc.contributorPamplona Gras, Reinald
dc.contributorPortero Otín, Manuel
dc.contributorUniversitat de Lleida. Departament de Ciències Mèdiques Bàsiques
dc.creatorVasileva Ilieva, Ekaterina
dc.date.accessioned2018-06-15T07:06:49Z
dc.date.available2018-06-15T07:06:49Z
dc.date.issued2009-05-12
dc.identifierL-1214-2009
dc.identifier9788469253144
dc.identifierhttp://www.tdx.cat/TDX-0626109-165842
dc.identifierhttp://hdl.handle.net/10803/8096
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10459.1/63600
dc.descriptionLa hipòtesi de treball d'aquesta tesi es que les malalties neurodegeneratives<br/>poden considerarse formes accelerades de l'envelliment, selectives per a<br/>determinades localitzacions anatòmiques del teixit nerviós. D'acord a això, aquells<br/>processos subjacents a les bases biològiques de l'envelliment (estrès oxidatiu,<br/>accumulació de proteïnes agregades, disfunció mitocondrial) i les seves<br/>conseqüències son més intenses i prematures en aquestes poblacions cel.lulars.<br/>L'objectiu d'aquest treball es investigar la possible relació entre estrès oxidatiu i<br/>de retícle (ER) i les vies de senyalització iniciades per ambdós processos, com a<br/>mecanisme patogènic en el desenvolupament de les malalties neurodegeneratives, de<br/>diferents localitzacions i caracteritzades per la presència d'agregats proteics. Així,<br/>hem caracteritzat la modificació oxidativa proteica, els seus causants més importants i<br/>les seves conseqüències fisiopatològiques en la forma esporàdica de l'esclerosi lateral<br/>amiotròfica (ELA) amb inici lumbar, en la taupatia frontotemporal malaltia de Pick<br/>(MdP) i en la malaltia de granuls argirofílics (MGA). Els resultats dels analisis de<br/>mostres de pacients amb ELA s'han comparat amb els obtinguts en models in vitro de<br/>la malaltia.<br/>Desprès de la caracterització anatomopatològica exhaustiva, les mostres de<br/>mèdul.la espinal (ME) i d'escorça frontal (EF) de malalts amb ELA, d'escorça occipital<br/>(EO) i EF de malalts amb MdP, i d'hipocamp (HC) de malalts amb MGA, es varen<br/>analtizar en comparació amb mostres d'individus sans amb edats comparables. La<br/>concentració de marcadors de vies específiques de modificació oxidativa proteica<br/>(oxidació directa, glicoxidació i lipoxidació), així com la composició en àcids grasos es<br/>va analitzar mitjançant espectrometria de masses combinada amb separació<br/>cromotogràfica. Com a factors reguladors d'oxidació proteica es varen emprar la<br/>quantitat de complexes respiratoris mitocondrials, sistemes de defensa antioxidant i<br/>sistemes proteolíticis, estimats mitjançant western-blot. A més s'establí, emprant la<br/>mateixa metodologia, les conseqüències en forma d'ER i de resposta a proteïnes<br/>desplegades (RPD). Així mateix, s'estimà la biogènesi mitcondrial mitjançant anàlisi<br/>de la quantitat de factors reguladors de la mateixa, mitjançant western-blot.<br/>Les mostres dels pacients amb ELA mostraren increments en els marcadors<br/>d'oxidació directa, glicoxidació i lipoxidació en ME, i, de forma menys important, en<br/>mostres d'EF. Això s'associava a un increment en peroxidizabilitat lipídica, i a una<br/>disminució de respostes neuroprotectores, degut a la disminució en el contingut d'àcid<br/>docosahexaenoic, i a alteracions proteasomals i en el contingut de complexes<br/>respiratoris mitocondrials. Es va evidenciar estrés de reticle en ME, però no a l'EF.<br/>Així, es va concloure que l'ELA esporàdica duu a increments en lesió oxidativa<br/>proteica i a estrés de reticle en ME, mentres que a EF, hi ha menys afectació, bo i no<br/>estar indemne.<br/>D'altra banda, en mostres de EF, però no en EO de MdP, es varen detectar<br/>evidències compatibles amb estrés de reticle, com la RPD, associada a deplecció de<br/>xaperones de reticle. Aquestes troballes es relacionen amb un increment en la<br/>ubiquitinització, compatible amb alteracions en l'activitat proteasomal. En EF, es varen<br/>trobar increments en lesió oxidativa directa i lipoxidació, afectant a enzims<br/>antioxidants, amb disminució en la concentració de marcadors de glicoxidació.<br/>Sorprenentment, es varen evidenciar increments a la majoria de marcadors de lesió<br/>oxidativa en EO, localització morfològicament preservada a la MdP. Els canvis<br/>presents en aquesta malaltia s'associaven a canvis en la dotació de complexes<br/>respiratoris mitocondrials, compatibles amb pèrdues de biogenesi mitocondrial i de<br/>defensa antioxidant, combinats amb deplecció de l'àcid docosahexaenoic, considerat<br/>un neuroprotector, en EF. En aquest context, el contingut dels factors de transcripció<br/>relacionat amb respostes antioxidants i amb biogènesi mitocondrial, mostraren<br/>disminucions significatives en EF i de forma menys marcada, a EO. En contrast,<br/>mentres que a EO es va veure increment d'estrés oxidatiu, les cadenes respiratories<br/>mitocondrials i la biogenesi no semblaven afectades, de forma conjunta amb un<br/>increment d'àcid docosahexaenoic, suggerint una resposta apropiada a l'estrés<br/>oxidatiu.<br/>L'anàlisi dels marcadors d'estrés oxidatiu en HC de MGA revelaren<br/>disminucions significatives en marcadors de glicoxidació, de manera similar a MdP,<br/>troballes compatibles amb un dèficit glicolitic. Aquests defectes glicolítics, s'han descrit<br/>previament en altres malalties neurodegeneratives i podrien associarse a<br/>modificacions oxidatives d'enzims glicolítics, també evidenciats aquí. Això suggerreix<br/>un paper preferencial d'altres modalitats de lesió oxidativa, com la lipoxidació, com<br/>evidencien els increments en concentració de malondialdehid-lisina en aquesta<br/>malaltia. La medició dels carbonils proteics va reforçar l'existència d'estrés oxidatiu a<br/>HC, atribuible a la disfunció mitocondrial, evidenciada per canvis en complexes i en el<br/>nombre de mitocondris. Així mateix, diverses molecules clau en la RPD varen mostrar<br/>increments a les mostres procedents de malalts de MGA, causant increments a les<br/>xaperones de reticul endoplasmàtic. De forma remarcable, a pesar de les troballes<br/>compatibles amb la reducció mitocondrial, els factors transcripcionals implicats en la<br/>seva biogènesi no s'elevaren, suggerint que un defecte en biogènesi mitocondrial<br/>podria estar implicat a la patogenesi de la MGA.<br/>Els resultats descrits a la present memòria de tesi, indiquen la relació entre<br/>estrés oxidatiu i de retícul endoplasmàtic, en ELA, MdP i MGA, suggerint la seva<br/>relació recíproca, a travès de disfunció proteolítica, i un paper clau de la funció<br/>mitocondrial, o la seva pèrdua, conduint al procès neurodegeneratiu.
dc.descriptionLa hipótesis a contrastar en esta tesis es que las enfermedades<br/>neurodegenerativas (ENDs) pueden ser una forma acelerada del envejecimiento,<br/>selectiva para determinadas localizaciones anatómicas del tejido nervioso.<br/>Consiguientemente, aquellos procesos subyacentes en las bases biológicas del<br/>envejecimiento (estrés oxidativo, acumulación de proteínas con alto grado de<br/>agregación, disfunción mitocondrial) y sus consecuencias son más intensas y<br/>prematuras en estas poblaciones celulares.<br/>El objetivo de este trabajo es investigar la posible interrelación entre estrés<br/>oxidativo y de retículo (ER) y vías de señalización iniciadas por ambos procesos,<br/>como mecanismo patogénico en el desarrollo de ENDs de diferentes localizaciones y<br/>caracterizadas por la presencia de agregados proteicos. Así, hemos caracterizado la<br/>modificación oxidativa proteica, sus causantes más importantes y sus consecuencias<br/>fisiopatológicas en la forma esporádica de esclerosis lateral amiotrófica (ELA) con<br/>inicio lumbar, en la taupatía frontotemporal enfermedad de Pick (EdP) y en la<br/>enfermedad de granos argirofílicos (EGA). Los resultados de los análisis de muestras de pacientes con ELA se ha comparado con los obtenidos en modelos in vitro de la<br/>enfermedad.<br/>Tras caracterización anatomopatógica exhaustiva, las muestras de médula<br/>espinal (ME) y de córtex frontal (CF) de pacientes de ELA; de córtex occipital (CO) y<br/>CF de enfermos de EdP, y de hipocampo (HC) de pacientes con EGA, se analizaron<br/>en comparación con muestras de individuos sanos con edades comparables. La<br/>concentración de marcadores de vías específica de modificación oxidativa proteica<br/>(oxidación directa, glicoxidación y lipoxidación), así como la composición en ácidos<br/>grasos se analizaron mediante espectrometría de masas combinada con<br/>cromatografía. Como factores reguladores de oxidación proteica se tomaron la<br/>cantidad de complejos respiratorios mitocondriales, sistemas de defensa antioxidante<br/>y sistemas proteolíticos, estimados mediante análisis de wester-blot. Además, se<br/>estableció mediante la misma metodología, las consecuencias en forma de ER y de<br/>respuesta a proteínas desplegadas (RPD). Asimismo, se estimó la biogenésis<br/>mitocondrial mediante análisis de la cantidad de factores reguladores de la misma,<br/>mediante western-blot.<br/>Las muestras con ELA mostraron incrementos en los marcadores de oxidación<br/>directa, glicoxidación y lipoxidación en ME, y, de forma menor cuantitativamente, en<br/>muestras de CF. Ello se asoció a un incremento en la peroxidizabilidad lipídica, y a<br/>una disminución de respuestas neuroprotectoras debido a la disminución en el contenido de ácido docosahexaenoico y a alteraciones del proteasoma y en el<br/>contenido de complejos respiratorios mitocondriales. Se evidenció estrés de retículo<br/>en ME, pero no en CF. Consiguientemente, se concluyó que la ELA esporádica<br/>conlleva incremento en lesión oxidativa proteica y a estrés de retículo en médula<br/>espinal, mientras que el CF, muestra menor afectación, pero no esta indemne.<br/>Por otro lado, en muestras de CF, pero no en CO de EdP, se detectaron<br/>evidencias de estrés de retículo, como RPD, asociadas a pérdida de chaperonas de<br/>retículo. Estos hallazgos se relacionan con un incremento en la ubiquitinización<br/>compatible con alteraciones en la actividad proteasomal. En esta localización (CF), se<br/>hallaron incrementos en lesión oxidativa directa y lipoxidación, dirigidas a enzimas<br/>antioxidantes, con disminución en la concentración de marcadores de glicoxidación.<br/>Sorprendentemente, se demostraron incrementos en la mayoría de marcadores de<br/>lesión oxidativa en CO, localización morfológicamente preservada en EdP. Los<br/>cambios presentes en esta enfermedad se asociaron a cambios en la dotación de<br/>complejos respiratorios mitocondriales, compatibles con pérdida de biogénesis<br/>mitocondrial y de defensa antioxiante, combinados con depleción del ácido<br/>docosahexaenoico, considerado como neuroprotector, en CF. En este contexto, el<br/>contenido de los factores de transcripción relacionados con respuestas antioxidantes<br/>y con biogénesis mitocondrial, mostraron cambios significativos en CF y menos<br/>marcados en CO. En contraste, mientras que en CO se observó incremento en lesión<br/>oxidativo en EdP, las cadenas respiratorias mitocondriales y la biogénesis podrían<br/>estar preservadas, de forma conjunta con un incremento de ácido docosahexaenoico,<br/>sugiriendo una respuesta apropiada al estrés oxidativo.<br/>El análisis de los marcadores de estrés oxidativo en HC de EGA revelaron<br/>disminuciones significativas en marcadores de glicoxidación, de modo similar a EdP,<br/>hallazgos compatibles con un déficit de glicolisis en esta situación. Estos defectos se<br/>han descrito previamente en otras ENDs y pueden asociarse a modificaciones<br/>oxidativas de enzimas glicolíticos, tambien evidenciados aquí. Ello sugiere un papel<br/>preferencial de otros modos de lesión oxidativa, como la lipoxidación, como evidencian los incrementos en concentración de malondialdehido-lisina en esta<br/>enfermedad. La medición, mediante western-blot, de los carbonilos proteicos reactivos<br/>reforzó la existencia de estrés oxidativo en HC, atribuible a la disfunción mitocondrial<br/>evidenciable por cambios en la función respiratoria y en su número. Asimismo,<br/>diversas moléculas clave en la RPD mostraron incrementos en las muestras<br/>procedentes de enfermos, causando incrementos en chaperonas de retículo<br/>endoplasmatico. De forma remarcable, a pesar del número reducido de mitocondrias,<br/>los factores transcripcionales implicados en su biogénesis no se elevaron, sugiriendo que un defecto en biogénesis mitocondrial puede estar implicado en la patogénesis de<br/>EGA.<br/>Los resultados descritos en esta memoria de tesis indican la interrelación entre<br/>estrés oxidativo y de retículo endoplasmatico, en ELA, EdP y EGA sugiriendo su<br/>relación recíproca a través de disfunción proteolítica, y un papel clave de la función<br/>mitocondrial, conduciendo al proceso neurodegenerativo.
dc.descriptionIt is hypothesized that the neurodegenerative diseases (NDDs) could be an<br/>accelerated form of aging selective for nervous tissue in specific anatomic locations.<br/>Accordingly, the processes observed in the biological basis of aging (oxidative stress,<br/>accumulation of highly modified protein aggregates, mitochondrial dysfunction) and the<br/>ensuing processes that it triggers are more intense and premature in these cell<br/>populations.<br/>The aim of this work was to investigate the potential interplay between<br/>oxidative and endoplasmic reticulum (ER) stress and the underling signalling<br/>pathways, as a potential mechanism involved in the pathogenesis of the<br/>neurodegenerative disorders affecting different locations, and characterized by protein<br/>aggregates. We characterized protein oxidative damage, its major contributors and its<br/>pathophysiological consequences in the sporadic form of amyotrophic lateral sclerosis<br/>(ALS) patients with lumbar onset disease, in the frontotemporal tauopathy Pick's<br/>disease (PiD) and in the argyrophilic grain disease (AGD) patients. The results of ALS<br/>samples were compared with in vitro models of the disease.<br/>After extensive pathological characterization, samples from spinal cords (SC)<br/>and frontal cortex (FC) from ALS patients, FC and occipital cortex (OC) from PiD<br/>patients, and hippocampus (HC) from AGD patients were analyzed in comparison with<br/>age-matched control samples. The concentration of markers for specific pathways of<br/>protein oxidative damage (direct oxidation, glycoxidation and lipoxidation) and fatty<br/>acid composition were assessed by mass spectrometry. Contributors to protein<br/>oxidation (mitochondrial respiratory complexes, antioxidant defence and proteolysis)<br/>and its consequences (endoplasmic reticulum stress and/or unfolded protein response<br/>(UPR)) were evaluated by western-blot of specific markers. Furthermore, the<br/>mitochondrial biogenesis system was assessed by measuring by western blot the<br/>levels of key factors.<br/>ALS was associated to increased direct oxidative, glycoxidative and lipoxidative<br/>damage in SC and, to a lower extent, in FC samples. This was associated to increased<br/>lipid peroxidizability, and to impaired neuroprotective responses because of decreased<br/>docosahexaenoic content as well as alterations of the mitochondrial respiratory<br/>complexes and proteasomal impairment. Endoplasmic reticulum stress was evidenced<br/>in SC, but not in FC. Therefore, it could be concluded that sporadic ALS leads to<br/>increased oxidative damage in proteins and to ER stress in SC, while FC is less<br/>affected, but not preserved.<br/>In samples from FC, but not in OC of PiD, there were evidences of ER stress<br/>such as activated UPR, associated to specific depletion in ER chaperones. Those<br/>findings are related to increased ubiquitination compatible with alteration in ubiquitinproteasome<br/>system. In the same location, evidences for increased direct oxidative and<br/>lipoxidative damages targeting antioxidant enzymes were found, with decreased<br/>amount of glycoxidation markers. Strinkingly, increases in most of the examined<br/>parameters of oxidative stress in morphologically preserved OC of PiD patients were<br/>detected as well. The changes registered in PiD could be associated with disturbances<br/>in mitochondrial respiratory complexes compatible with diminished mitochondrial<br/>biogenesis and lack of antioxidant defence, combined with depletion in the contents of<br/>the neuroprotective docosahexaenoic acid observed in FC. In this line, the content of<br/>the transcription factors related to antioxidant responses and mitochondrial biogenesis<br/>showed significant changes in FC but less marked in OC. In contrast, while OC<br/>showed increased oxidative damage, mitochondrial respiratory chain and biogenesis<br/>were preserved, a finding associated to increased docosahexaenoic content,<br/>suggesting an appropriate response to the generated increase in oxidative stress.<br/>Analysis of various oxidative stress biomarkers in HC of AGD revealed<br/>significantly decreased levels of the markers of glycoxidation, similarly to PiD, which is<br/>compatible with defects in glycolytic potential in this location. Those defects have been<br/>previously reported in other NDDs and may be associated to oxidative modifications of<br/>glycolytic enzymes also evidenced here. There were no changes in the concentrations<br/>of direct protein oxidation markers. This suggests a preferential role of other forms of<br/>oxidative damage, such as lipoxidation, as evidenced by increased malondialdehydelysine<br/>levels in this disease. Western blot measurements also revealed increased<br/>protein reactive carbonyl groups further supporting elevated oxidative damage in HC<br/>of AGD samples, which can be attributed to the mitochondrial dysfunction evidenced<br/>by disturbance in the respiratory chain function and reduced mitochondria number.<br/>Furthermore, the key molecules critically involved in UPR were found activated, which<br/>caused elevation in ER chaperones. Most importantly, despite the reduced number of<br/>mitochondria, transcription factors for their biogenesis were not increased, suggesting<br/>that impaired mitochondria biogenesis may be implicated in AGD pathogenesis.<br/>The described results indicate the implication of oxidative and endoplasmic<br/>reticulum stress in sporadic ALS, PiD and AGD suggesting a possible interplay<br/>between them through proteolysis dysfunction, with a predominant role of<br/>mitochondrial impairment leading to the neurodegenerative process.
dc.formatapplication/pdf
dc.languageeng
dc.publisherUniversitat de Lleida
dc.rightsADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.sourceTDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
dc.subjectretícle (ER)
dc.subjectproteïnes agregades
dc.subjectdisfunció mitocondrial
dc.subjectestrès oxidatiu
dc.subjectteixit nerviós
dc.subjectenvelliment
dc.subjectmalalties neurodegeneratives
dc.subjectFisiologia
dc.subject612
dc.subject616.8
dc.titleMolecular mechanisms of ageing in neurodegeneration role of oxidative and endoplamic reticulum stress in different human diseases
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion


Files in this item

FilesSizeFormatView

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record