Transcriptoma del núcleo desencadenante de las crisis epilépticas en el hámster GASHSal

Resumen

La línea de hámster sirios (Mesocricetus auratus) GASH:Sal (Genetic audiogenic seizures hamster Salamanca) desarrollada en el bioterio de la Universidad de Salamanca, presenta epilepsia audiógena de origen genético. Al igual que en otros modelos animales similares, el foco epileptogénico es un núcleo auditivo troncoencefálico, el colículo inferior (CI). Tras un estímulo acústico intenso, los hámsteres controles de la misma especie no manifiestan ningún cambio motor, por lo que deben existir diferencias en los perfiles de expresión génica entre las mencionadas líneas de hámsteres sirios en este núcleo cerebral. Para comprobar tal hipótesis, nos planteamos analizar el transcriptoma del CI de la línea de GASH:Sal, así como el de sus controles, intentando explicar, a este nivel génico, un sustrato molecular para la epileptogénesis en el modelo de epilepsia GASH:Sal. Al no estar descrito el genoma del hámster sirio, para anotar los genes del transcriptoma obtenido, se utilizó como referencia el genoma del hámster chino (Cricetulus griseus) y el algoritmo BLAST (Basic Local Alignment Search Tool). Tras la identificación del transcriptoma del CI de la línea de hámsteres sirios GASH:Sal, así como el de sus controles, se realizó la anotación de los genes de ambos transcriptomas y la incorporación de los datos obtenidos a la base de datos “on line” del NCBI (National Center for Biotechnology Information). Para realizar la comparación del transcriptoma del CI del GASH:Sal en relación al de su control, se extrajo el ARN total del CI tras las crisis, se sintetizaron los ADNcs correspondientes y se obtuvieron ambos transcriptomas que fueron analizados posteriormente; demostrándose que las crisis convulsivas audiogénicas en animales susceptibles causaban una desregulación génica en el núcleo origen de las crisis. Seguidamente, se llevó a cabo las clasificaciones funcionales de los genes diferencialmente expresados al comparar los dos transcriptomas (GASH:Sal vs. Control), a nivel de los procesos biológicos, funciones moleculares, componentes celulares, fenotipo asociado a enfermedad y rutas metabólicas asociadas, se realizaron distintos análisis empleando las bases de datos biológicas disponibles en plataformas web como The PANTHER (Protein ANalysis THrough Evolutionary Relationships), STRING 10.0, The Comparative Toxicogenomics Database y KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) PATHWAY Database. Usando la técnica de RT-qPCR, se validaron las expresiones de algunos de los genes diferencialmente expresados en el CI. Tras dos procesos de filtrado, uno del número de veces diferencialmente expresados y otro estadístico, se seleccionaron 58 genes que se expresan de forma diferencial al menos 2 veces en relación a los controles, con un elevado número de interacciones entre ellos. Estos genes codifican factores de transcripción (Fos, FosB, Fosl2, Egr1, Egr2, Egr3, JunB, Npas4, Sertad1), proteínas estructurales de membrana (Bace2, Cav1, Fat3, Nup155, Slitrk6), de la matriz extracelular (Dcn, Fhl2, Lum, Ogn, Thbs1), proteínas asociadas al citoesqueleto (Arc, Cmya5,Dcdc5, Igfn1, Islr, Krt19, Mybpc3, Myo15, Myom1, Tmsb15b, Vcl ), transportadoras (Abcc2, Atp2a3, Rab29, Slc13a4, Slc22a12, Slc28a1, Slc6a12, Slc6a13, Ttr ), receptores de glutamato (Grin2c), receptores acoplados a proteínas G (Gng13, Gpr83, Gpr98), proteínas de señalización para la degradación celular (Asb14, Rnf125, Sfrp2, Traf5), proteínas que median la respuesta inflamatoria (C1s, C6, Cd163), proteínas que median la respuesta al estrés (Fabp7,Gadd45g, Smg1), proteínas de señalización RAS (Rab29, Rem2) y enzimas del metabolismo celular (Aldh1a2, Car3, Rnf125, Tph2, Smg1, Wnk4). Además, se observó la sobre-expresión de los genes FosB, JunB, Fos, Vcl y la infra-expresión de Cav1, todos ellos implicados en la vía del receptor de GnRH (hormona liberadora de gonadotropina), que ya ha sido relacionada con procesos epilépticos. Cabe destacar la baja tasa de expresión del gen Gpr98 en el transcriptoma del CI tras las crisis epilépticas; debido a que este gen codifica una proteína crucial en los fenómenos de transducción sensorial, auditiva y visual, lo cual podría explicar las deficiencias auditivas descritas en el modelo GASH:Sal. Finalmente, se realizó la comparación de la expresión diferencial con la de otro modelo de epilepsia audiógena, concretamente el de la rata WAR (Wistar Audiogenic Rat). La comparación de los perfiles de expresión génica entre dos modelos animales (GASH:Sal y WAR) mostró la sobre-expresión de genes de respuesta temprana de crecimiento comunes, los genes Egr1, Egr2 y Egr3, presumiblemente como un efecto del estrés asociado a las convulsiones. En conclusión, el estudio del transcriptoma en el núcleo origen de las crisis (CI) describe múltiples interrelaciones génicas y, posiblemente, proteicas, que pueden influir en el desencadenamiento de las crisis convulsivas audiógenas en el modelo GASH:Sal y permite buscar un nexo común en esta enfermedad, de otro modo, “heterogénea”, con importancia potencial para futuras aproximaciones diagnósticas y terapéuticas en la epilepsia humana.