Role of P2Y1 receptors on neuronal polarity and axonal growth: implications for mossy fiber sprouting in epileptic phenomena

Abstract

Algumas neuropatologias apresentam na sua etiologia mecanismos característicos do desenvolvimento neuronal e como tal, podem ser estudadas numa perspectiva de recapitulação de mecanismos subjacentes ao desenvolvimento. Um exemplo eloquente é o crescimento axonal aberrante observado em fenómenos epilépticos. O nosso grupo recentemente descobriu que o glutamato, um dos neurotransmissores principais durante ataques epilépticos, promove o cresimento axonial através da via KARs-PKCGSK3β-CRMP2, a qual deve estar envolvida no crescimento das fibras musgosas no hipocampo, característico da epilepsia de lobo temporal: 1) os receptores de kainato estão envolvidos na indução do estado epileptico provocado pela exposição a kainato e 2) o bloqueio da CRMP2 previne o cresimento axonal após trauma. Devido ao facto de existirem poucos fármacos selectivos para os receptores de kainato, torna-se necessário encontrar outros sistemas de sinalização que sejam capazes de modular o crescimento axonal através da modulação da função da CRMP2 e que estejam operacionais durante a epileptogénese, com o objectivo de encontrar um alvo terapêutico capaz de impedir o crescimento aberrante das fibras musgosas do hipocampo. Os receptores P2(ATP) e em particular os receptores P2Y1 preenchem estes requisitos. Por um lado 1) o ATP é libertado no hipocampo preferencialmente após estímulos de alta frequência, 2) os receptores P2Y1 encontram-se localizados pré-sinapticamente e têm a capacidade de modular a libertação de kainato no hipocampo, 3) a densidade receptores P2Y1 no hipocampo está aumentada após a indução de status epilepticus (SE) por kainato e 4) os receptores P2Y1 contribuem para a neurodegeneração induzida por SE,Estas observações demonstram que os receptores P2Y1R estão activos durante a epileptogenese. Por outro lado foi recentemente descrito que os receptores P2Y1 estão presentes no cone de crescimento axonial de neurónios do hipocampo em desenvolvimento e que este receptor promove o crescimento axonal. Além do mais foi mostrado que, esta indução de crescimento por parte deste receptor envolve a fosforilação inibitória do resíduo de aminoácido S9 da GSK3β, tal como observado após a activação dos receptores de kainato. Neste estudo, não só se observou igualmente um aumento na fosforilação da S9 da GSK3β, mas também uma diminuição da fosforilação da CRMP2 no resíduo de aminoácido T514 induzida pela activação do receptor P2Y1. Esta observação sugere que os receptores P2Y1 devem promover o crescimento axonial através da desinibição da CRMP2 pela indução da desfosforilação da T514 a jusante da inibição da GSK3β. Para além disto, foi observado que a sinalização purinérgica modula também a polaridade neuronal, uma vez que, na presença de apyrase, uma enzima que cataboliza ATP e ADP em AMP favorecendo a formação de adenosina, houve um aumento dos neurónios com mais do que um axónio. Este efeito observado não foi devido à remoção do ATP e ADP extracelulares, pois o bloqueio dos receptores P2 não mimetizou os efeitos da apyrase, mas muito provavelmente devido à activação dos receptores A2A. Isto porque a activação farmacológica dos receptores A2A também induziu a formação de axónios secundários aberrantes. Uma vez mais, este efeito parece envolver a regulação da via GSK3b-CRMP2 dado que foi observado que a activação farmacológica do receptor A2A modifica o padrão de fosforilação da GSK3β e da CRMP2 de um modo semelhante à observada após a activação dos receptores P2Y1, sugerindo uma convergência mecanística de ambos os efeitos. De forma a avaliar se a via P2Y1R-GSK3β-CRMP2 é reactivada durante processos de epileptogénese, foi testado o envolvimento dos receptores P2Y1 nas modificações de fosforilação da GSK3β e da CRMP2, previamente descritas como estando presentes no hipocampo no modelo animal de epilepsia induzida por pilocarpina. Neste trabalho utilizamos o modelo de kainato e ao contrário do descrito no modelo de pilocarpina, a observação de um aumento da forma truncada de CRMP2 (55 kDA) no hipocampo do rato, 24h após a injecção de kainato, impediu qualquer avaliação sobre o envolvimento destes receptores nas modificações de fosforilação da CRMP2. No entanto, foi observado que o bloqueio farmacológico dos receptores P2Y1 preveniu a clivagem da CRMP2 através da redução da actividade da calpaina, dado que este bloqueio atenuou também clivagem do substrato da calpaina, espectrina. Estas observações vêm reenforçar as descobertas anteriores por parte do grupo sobre o papel neuroprotector do bloqueio do receptor P2Y1 em condições de excitotoxicidade, através da prevenção/atenuação da actividade da calpaina.