Evaluación de los miARN como marcadores de ferroptosis en modelo celular de Ataxia de Friedreich

Abstract

La ataxia de Friedreich (FRDA; OMIM 229300) es una enfermedad neurodegenerativa rara autosómica recesiva, caracterizada por la pérdida de los nervios sensitivos periféricos y del cerebelo, que generan alteración de la marcha, el lenguaje y los reflejos de los miembros inferiores. Además, algunos pacientes presentan otras enfermedades concomitantes como son la diabetes tipo 2, la escoliosis y cardiomiopatía hipertrófica. En la mayoría de los casos, la enfermedad está causada por el aumento en las expansiones GAA en el primer intrón del gen FXN, provocando una disminución de la proteína codificada, la frataxina. Debido a la heterogeneidad fenotípica observada en estos pacientes y la ausencia de marcadores de pronóstico y seguimiento fiables, es más que evidente la necesidad de encontrar nuevos biomarcadores. En este trabajo, se pretende validar y determinar, en un modelo neuronal de FRDA, los miARN como biomarcadores de ferroptosis, un nuevo tipo de muerte celular relacionada con la acumulación de hierro y la peroxidación de lípidos. Previamente, el grupo de investigación secuenció e identificó un perfil diferencial de expresión de miARN en un modelo de deficiencia de frataxina (pLKO-FXN) en células SH-SY5Y. En este mismo modelo, se validaron estos miARN y se identificó al miR-15a-3p, miR-106b-5p, miR106b-3p y miR-10b-5p con diferencias significativas en los niveles de expresión en comparación con controles sanos. Tras el análisis bioinformático de las rutas reguladas, se validaron algunas dianas de los miARN, observándose un aumento significativo de atrogina-1 (FBXO32) y GPX4. Esta última es diana del miR-15a-3p, cuya expresión se observó disminuida, y por tanto podría ser un posible biomarcador de ferroptosis en FRDA. Finalmente, se determinó el ratio de GSSG/GSH y las enzimas de síntesis del GSH, observando un aumento del GSSG indicativo de presencia de estrés oxidativo. En conclusión, los miARN podrían ser biomarcadores en la fisiopatología de la enfermedad

Friedreich's ataxia (FRDA; OMIM 229300) is a rare autosomal recessive neurodegenerative disease characterized by the loss of peripheral sensory nerves and the cerebellum, which leads to alterations in gait, language, and reflexes in the lower limbs. Moreover, some patients suffer other concomitant diseases such as type 2 diabetes, scoliosis, and hypertrophic cardiomyopathy. In most cases, the disease is caused by the increase in GAA expansions in the first intron of the FXN gene, causing a decrease in the encoded protein, frataxin. Due to the phenotypic heterogeneity observed in these patients and the absence of reliable prognostic and follow-up markers, it is more than evident the need to find new biomarkers. In this work, the aim is to validate and determine, in a neural FRDA model, miRNAs as biomarkers of ferroptosis, a new type of cell death related to iron absorption and lipid peroxidation. Previously, the research group sequenced and identified a differential miRNA expression profile in a frataxin deficiency model (pLKO-FXN) in SH-SY5Y cells. In this same model, these miRNAs were validated and miR-15a-3p, miR-106b-5p, miR-106b-3p and miR-10b-5p were identified with differences in expression levels compared to healthy controls. After bioinformatic analysis of the regulated pathways, some targets of the miRNAs were validated, observing a significant increase in atrogin-1 (FBXO32) and GPX4. The last one mentioned is a target of miR-15a-3p, whose expression has been shown decreased, and therefore could be a possible biomarker of ferroptosis in FRDA. Finally, the ratio of GSSG/GSH and GSH synthesis enzymes was determined, observing an increase in GSSG indicative of the presence of oxidative stress. In conclusion, miRNAs could be biomarkers in the pathophysiology of the disease.