Estudi del paper de les proteïnes JNK en el desenvolupament de trastorns metabòlics i cognitius = Study on the role of the JNK proteins in the development of metabolic and cognitive disruptions

Abstract

Molts estudis previs sobre el paper de les cinases c-JUN N-terminal (JNK) no tenien en compte les diferències existents en l’activitat de cadascuna de les isoformes. Això va provocar que les propostes terapèutiques que regulaven les JNK de manera inespecífica es trobessin amb problemes importants. L’objectiu de la present tesi doctoral era ampliar els coneixements que es tenen actualment sobre el paper individual de les isoformes de les JNK i, avaluar qualsevol interès terapèutic que pugui derivar de la seva modulació per a l’epilèpsia del lòbul temporal i afectacions cognitives derivades del metabolisme. Estudis previs van demostrar que la inactivació genètica de la JNK1 tenia efectes neuroprotectors davant el dany citotòxic derivat de l’administració d’àcid kainic, un model d’epilèpsia del lòbul temporal. Per tant, es va posar a prova el potencial terapèutic de la Licochalcona A (LIC- A), un inhibidor de la JNK1. Els resultats van confirmar que quan els animals eren pretractats amb LIC-A, aquests quedaven protegits dels efectes de l’àcid kainic, tal i com ho demostrava l’absència de cèl·lules en degeneració ni de teixit escleròtic, així com una menor resposta neuroinflamatòria en astròcits i micròglia. A més a més, es van estudiar les conseqüències metabòliques d’una alimentació crònica amb una dieta rica en greixos (HFD). Els resultats demostraven que la dieta provocava l’aparició de resistència la insulina a escala central i perifèrica com a resultat d’estrès en les mitocòndries i el reticle endoplasmàtic, desregulacions de l’autofàgia, entre altres. Al final, això portava a l’aparició d’afectacions cognitives. Paral·lelament, es van avaluar els efectes de la inactivació genètica de la JNK2 i, es va determinar

que afavoria l’aparició d’aquestes mateixes alteracions, especialment quan es combinava amb HFD. Per contra, la inactivació de JNK1 protegia de les conseqüències metabòliques d’una ingesta crònica de HFD, afavorint una major sensibilitat a la insulina, un menor pes corporal i una activitat mitocondrial més eficient. A més a més, aquests animals estaven protegits davant l’aparició de dèficits cognitius derivats d’alteracions metabòliques.

Many past reports on the c-JUN N-terminal Kinases (JNKs) did not take into account the existing differences in the activity of each of the isoforms. And so, therapeutic proposals that regulated the JNKs unspecifically encountered setbacks of import. The aim of the present thesis was to contribute to current understanding of the role of individual JNK isoforms in the development of pathology and, to appraise any therapeutic interest derived of their modulation for temporal lobe epilepsy and the metabolic- cognitive syndrome. Reported results demonstrated that the knock-out JNK1 had neuroprotective effects against excitotoxic damage derived of the administration of kainic acid, a model of temporal lobe epilepsy. Thus, Licochalcone A (LIC-A), a JNK1 inhibitor, was tested for its potential as a therapeutic agent. Results confirmed that when animals were pre-treated with LIC-A they were protected from the effects of kainic acid, as demonstrated by the absence of degenerating cells and sclerotic tissue, as well as lower neuroinflammatory responses in astrocytes and microglia. Additionally, the metabolic consequences of a chronic feeding of a fat- enriched diet (High fat diet; HFD) were also assessed. Data demonstrated that HFD caused the appearance of peripheral and central insulin resistance as a result of mitochondrial and endoplasmic stress, dysregulation of autophagy and other alterations. In the end, it led to the appearance of cognitive impairments. Parallelly, the effects of the ablation of JNK2 were evaluated and, it was determined that it favoured the appearance of these same alterations, especially when combined with HFD. On the contrary, the knockout of JNK1 protected against the

metabolic consequences of a chronic feeding with HFD, showing improved sensibility to insulin, reduced body weight and more efficient mitochondrial activity. Moreover, these animals were protected against the appearance of metabolic-derived cognitive dysfunctions.

Muchos estudios previos sobre el papel de las quinasas c-JUN N- terminal (JNK) no tenían en cuenta las diferencias existentes en la actividad de cada una de las isoformas. Esto provocó que las propuestas terapéuticas que regulaban las JNK de forma inespecífica se encontraran con problemas importantes. El objetivo de la presente tesis doctoral era ampliar los conocimientos que se tienen actualmente sobre el papel individual de las isoformas de las JNK y, evaluar cualquier interés terapéutico que pueda derivar de su modulación para la epilepsia del lóbulo temporal y afectaciones cognitivas derivadas del metabolismo. Estudios previos demostraron que la inactivación genética de la JNK1 tenía efectos neuroprotectores ante el daño citotóxico derivado de la administración de ácido kaínico, un modelo de epilepsia del lóbulo temporal. Por tanto, se puso a prueba el potencial terapéutico de la Licochalcona A (LIC-A), un inhibidor de la JNK1. Los resultados confirmaron que cuando los animales eran pretratados con LIC-A, estos quedaban protegidos de los efectos del ácido kaínico, tal y como lo demostraba la ausencia de células en degeneración ni de tejido esclerótico, así como una menor respuesta neuroinflamatoria en astrocitos y microglía. Además, se estudiaron las consecuencias metabólicas de una alimentación crónica con una dieta rica en grasas (HFD). Los resultados demostraban que la dieta provocaba la aparición de resistencia a la insulina a escala central y periférica como resultado de estrés en las mitocondrias y el retículo endoplasmático, desregulaciones de la autofagia, entre otros. Al final, esto llevaba a la aparición de afectaciones

cognitivas. Paralelamente, se evaluaron los efectos de la inactivación genética de la JNK2 y, se determinó que favorecía la aparición de estas mismas alteraciones, especialmente cuando se combinaba con HFD. Por lo contrario, la inactivación de JNK1 protegía ante las consecuencias metabólicas de una ingesta crónica de HFD, favoreciendo una mayor sensibilidad a la insulina, un menor peso corporal y una actividad mitocondrial más eficiente. Además, estos animales quedaban protegidos ante la aparición de déficits cognitivos derivados de alteraciones metabólicas.