La Enfermedad de Alzheimer (EA) es un padecimiento neurodegenerativo crónico y empieza a ser un problema grave de salud pública. Aunque se desconocen las causas que la originan la presencia de dos lesiones histopatológicas, las placas amiloideas y las inclusiones intraneuronales de tau, son características. Las inclusiones intraneuronales están compuestas de proteína asociada a los microtúbulos tau que se hiperfosforila, se trunca y se autoensambla formando los filamentos helicoidades apareados (FHA). Estas lesiones ocurren de manera inicial en las áreas que primeramente se afectan en la EA y su presencia correlaciona con el déficit cognitivo. Los mecanismos esenciales de la formación de los FHA en neuronas permanecen por elucidarse, pero es posible que la hiperfosforilación despegue a la proteína tau de los microtúbulos, incrementando la posa libre de tau. Esta tau soluble puede ser más resistente a la degradación y más propensa a agregarse que a unirse a los microtúbulos. Sin embargo, no es muy claro si es suficiente para el ensamble de los filamentos. La proteína tau recombinante incubada con las cinasas presentes en extractos de cerebros de rata, se hiperfosforila y se auto-ensambla in vitro. En esta linea, algunos estudios han mostrado los efectos de la fosforilación de la proteína tau mediada por GSK-3b y su auto-ensamblaje. De manera interesante, en algunos reportes se ha encontrado que la fosforilación mediada por GSK-3b es suficiente para causar que los filamentos de tau se ensamblen en agregados, en un modelo in vitro semejantes a lo que ocurre con los FHA aislados de cerebros de pacientes con EA. Hasta el momento se desconoce por qué mecanismos se puede activar la GSK-3b, las vías de señalización involucradas y su desregulación durante el envejecimiento tal que resulte en la hiperfosforilación de tau y formación de FHA. Por lo tanto el objetivo de este proyecto es conocer la participación de las vías de señalización de PI3K/Akt y de la vía Wnt en la fosforilación de tau a lo largo del envejecimiento natural (15 días, 3, 6 y 24 meses) y sus consecuencias bioquímico-estructurales en el hipocampo de la rata en modelos in vivo e in vitro. Para ello se estudiará el efecto de moduladores negativos y positivos de las vía de PI3K (insulina como activador, wortmanina como inhibidor farmacológico) y de Wnt (proteínas recombinantes: sFRP2 y DKK1 y activador de Wnt) en la fosforilación de tau (epitopes que se fosforilan en la EA: PHF-1, AT8, Tau-1) en rebanadas de hipocampo metabólicamente activas en diferentes edades (15 días, 3, 6 y 24 meses). 2.- Estudiar el efecto de estos moduladores negativos y positivos de PI3K/Akt y Wnt sobre la activación de GSK-3b (fosforilación de Ser-9 y uso de inhibidores farmacológicos específicos de GSK3b o PKC; contenido de b-cateninas y su relocalizacion). 3.- En caso de observar diferencias en la participación de cada vía de señalización en la fosforilación de tau durante el envejecimiento, analizar alguno de los mecanismos implicados (análisis por Western-blot del nivel de receptores de insulina, Sustrato del receptor de insulina, receptor Frizzled y del co-receptor LRP 5/6). 4.- Estudiar la interacción física y funcional de GSK-3b con dominios de tau unida a microtúbulos. 5.- Estudiar cambios en la modulación de ambas vías in vivo y sus consecuencias en la fosforilación de tau y en la morfología y viabilidad neuronales en el hipocampo de la rata vieja (inyecciones estereotáxicas de agonistas y antagonistas de Wnt y tranfecciones in vivo de plásmidos con dominantes negativas de diferentes dominios de la proteína adaptadora dishevelled; estudios en ratas resistentes a insulina).

Hasta el momento no se conoce el papel preciso de la enzima GSK-3b en la hiperfosforilación de tau ni los mecanismos de activación de esta enzima a través de dos vías de señalización implicadas en fenómenos de plasticidad y sobrevivencia neuronal como son las vías Wnt y PI3K/Akt en modelos in vivo e in vitro de envejecimiento neuronal. Los resultados obtenidos en este trabajo pueden esclarecer algunos de los eventos bioquímicos que subyacen a la formación de las marañas neurofibrilares que son uno de los hallazgos histopatológicos más importantes en la EA. Tampoco se han desarrollado modelos celulares que permitan entender cúal es la poza celular de tau más susceptible de fosforilación en estas condiciones: la tau libre o la unida a los microtúbulos. Este estudio nos permitirá avanzar sobre el conocimiento de los mecanismos patológicos asociados con el envejecimiento que favorecen la fosforilación anormal de tau y desarrollar alternativas farmacológicas adicionales para esta devastadora enfermedad. Entre estas alternativas estarían evaluar el papel del litio como un inhibidor farmacológico de la GSK-3b.