Neurometabolismo

Grupo de Neurometabolismo (GMET)

Neurometabolismo

 

Investigador principal: Dra. Carmen María Fernández-Martos

E-mail: cmfernandezm@sescam.jccm.es carmen.fernandezmartos@utas.edu.au

 

Grupo de Neurometabolismo (GMET)

Existe un creciente interés sobre el efecto que ejercen determinados factores asociados a nuestro estilo de vida actual (e.g. abuso en el consumo de dietas de alto contenido en grasa y azúcares) para condicionar el riesgo de la aparición de enfermedades neurodegenerativas como la Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA), la Enfermedad de Alzheimer (EA) y otros tipos de demencia, como la Demencia Frontotemporal (DFT).

 

La ELA es una enfermedad neurodegenerativa devastadora e irreversible caracterizada por la pérdida progresiva de neuronas motoras del cerebro y la médula espinal. No hay cura disponible para detener la progresión neurodegenerativa natural de esta patología, o para mejorar la vida de los pacientes que viven con esta enfermedad. Este desorden neurológico devastador representa uno de los problemas socioeconómicos más desafiantes de nuestro futuro más inmediato. Aunque la causa de su origen aún no se comprende completamente, numerosos estudios sugieren que puede desarrollarse como resultado de la combinación de múltiples factores, entre los que se incluyen las alteraciones metabólicas. Nuevos datos clínicos y epidemiológicos sugieren que el síndrome metabólico y sus componentes (e.g. la intolerancia a glucosa, la obesidad, la hipertensión, la hipertrigliceridemia, la hiperinsulinemia, el colesterol, etc.) pueden ser importantes condicionantes para en el desarrollo de la enfermedad de ELA. Así, un estudio epidemiológico reciente ha determinado cómo los niveles de leptina, hormona producida por el tejido adiposo, están inversamente asociados con el riesgo de la ELA, lo que sugiere un posible vínculo entre la leptina y las características clínicas de esta patología. Por lo tanto, es importante identificar claramente los vínculos entre los factores metabólicos (por ejemplo, la leptina) y el desarrollo de la ELA. De hecho, las enfermedades relacionadas con el estilo de vida actual, vinculadas por ejemplo al aumento del consumo de dietas de alto contenido en azúcares y grasas, son potencialmente prevenibles, y su incidencia podría significativamente disminuirse simplemente con el desarrollo de estrategias socioeducativas, acompañadas de cambios en la dieta y promoción de la actividad física.

 

En este contexto, nuestra investigación tiene como objetivo fundamental ayudar a conocer el valor real de la leptina como agente terapéutico para la ELA, más allá de su clásica relación con el control del gasto energético y el peso corporal. Para lograr este objetivo, en nuestro laboratorio emplea diferentes modelos de ratones transgénicos, altamente relevantes para esta patología (eg. hTDP-43A315T (Prnp-TARDBP * A315T) 95Bal y ratones bigénicos TDP-43 (NEFH-hTDP-43ΔNLS), así como modelos de ratones fisiológicos knock-in (ratones TDP-43Q331K/Q331K), relevantes, además, para la DFT. Nuestro grupo emplea una amplia batería de técnicas y métodos multidisciplinares de bioquímica (biomarcadores/ ensayos de ELISA en plasma), biología molecular (mRNA-Seq y mRNA/ protein arrays), técnicas de citometría de flujo y pruebas conductuales cognitivas (laberinto en Y, laberinto de nueva tarea de reconocimiento de ubicación (NLR) y reconocimiento de objetivos (NOR)) y motoras (prueba de pasarela y rotarod), utilizando diferentes aspectos de diversas áreas como la biología molecular y la bioquímica, la fisiopatología y la endocrinología, la neurociencia y los trastornos neuronales.

 

 

Publicaciones seleccionadas

 

- A. Ferrer-Donato, José M. Méndez-Arriaga, Diana Díaz-García, M. Cabrera Pinto, Miguel Díaz-Sánchez, Sanjiv Prashar, Carmen M. Fernandez-Martos & Santiago Gómez-Ruiz. Exploring mesoporous silica nanoparticles as a single platform for the treatment of Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) with a therapeutic cocktail based on leptin and pioglitazone. Applied Materials Today, 2021 (In preparation).

 

- Agueda Ferrer-Donato, Ana Contreras, Laura M. Frago, Julie A Chowen, Carmen M. Fernandez-Martos. Alterations in leptin signaling in Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS). Neurobiology ofDisease, 2021 (Submitted).

 

- A.Ferrer-Donato, A.Contreras, P.Fernandez,Carmen M. Fernandez-Martos.Effect of Leptin Treatment in a Mouse Model of Tdp-43 Proteinopathy. (IJMS) 2021 (doi:10.20944/preprints202104.0041.v1).

 

- A.Rodriguez, A.Ferrer-Donato, M.Cabrera-Pinto, S.Seseña, P.Fdez, A.Aranda,Carmen M. Fernandez-Martos. Effect of ozone exposure on ALS pathology using a mice model of TDP-43 proteinopathy. Environmental Pollution 2021doi: https://doi.org/10.1101/2021.02.12.430915.

 

- C.Alvaro-Alonso, A.Ferrer-Donato, E.Fernández-Torres, M.Carballo-Villa, Carmen M. Fernandez-Martos. Methodology Aspects of Colony Maintain for a Murine Model ALS TDP-43 Proteinopathy. Animals 2020;10(12):2329.

 

- Yao Liu, Kelsey A. Hanson, Graeme McCormack, Justin Dittmann, James C. Vickers, Anna E. King and Carmen M. Fernandez-Martos. Enhanced anti-amyloid effect of combined leptin and pioglitazone in APP/PS1 transgenic mice. Curr Alzheimer Res 2020;17(14):1294-1301.doi: 10.2174/1567205018666210218163857.

 

- A. E. King, Anna Brain, K. Hanson, J. Dittmann, J. C. Vickers, Carmen M. Fernandez-Martos*. Disruption of leptin signalling in a mouse model of Alzheimer's disease. Metabolic Brain Disease. 2018 Aug;33(4):1097-1110.

 

- Stuart KE, King AE, Fernandez-Martos CM, Summers MJ, Vickers JC. Midlife environmental enrichment increases synaptic density in CA1 in a mouse model of Aβ-associated pathology and positively influences synaptic and cognitive health in healthy ageing. J Comp Neurol. 2017. 525(8):1797-1810.

 

- Stuart KE, King AE, Fernandez-Martos CM, Dittmann J, Summers MJ, Vickers JC. Environmental novelty exacerbates stress hormones and Aβ pathology in an Alzheimer’s model. Sci Rep. 2017 Jun 5;7(1):2764.

 

- Kelsey Hanson, Carmen M. Fernandez-Martos, James C Vikers, Anna E. King. The role of microtubules in excitotoxin-induced axon degeneration. Alzheimer's and Dementia. 2017 July;13(7):P953.

 

- *Carmen M Fernandez-Martos, Rachel AK Atkinson, Meng I Chuah, Anna E King, James C Vickers. Combination treatment with leptin and pioglitazone in a mouse model of Alzheimer's disease. Alzheimer's & Dementia (N Y).2016 Dec 20;3(1):92-106 (*Corresponding author).

 

- R. Atkinson, J. Leung, C. Fernandez-Martos, Julie Atkin, J. C. Vickers, A. King. The role of FTD/ALS associated protein, TDP-43, in neurite and synapse health and function. Journal of Neurochemistry. 2016 August, 138 (Suppl. 1), 222–428.

 

- JC Vickers, A Woodhouse, CM Fernandez-Martos, MT Kirkcaldie, AJ Canty, GH McCormack, AE King. Defining the earliest pathological changes of Alzheimer’s disease. Curr Alzheimer Res. 2016; 13(3):281-7.

 

- *Carmen M. Fernandez-Martos, Anna E. King, Rachel A.K. Atkinson, Adele Woodhouse, James C. Vickers. Neurofilament light gene deletion exacerbates amyloid, dystrophic neurite and synaptic pathology in the APP/PS1 transgenic model of Alzheimer’s disease. Neurobiology of Aging. 2015. 36(10):2757-67 (*Corresponding author).

 

- R. Atkinson, C. Fernandez-Martos, J. C. Vickers, A. King. The role of FTLD-associated proteins in neurite and synapse health and function. Journal of Neurochemistry. 2015 August, 134 (Suppl. 1), 272–382.

 

- Atkinson RA, Fernandez-Martos CM, Atkin JD, Vickers JC, King AE. C9ORF72 cellular localization and expression over mouse development. Acta Neuropathologica Communications. 2015. 3(1):59.

 

 

Patentes

 

(2016) AU2016902618: Combinational Therapy for AD. Inventores: C.M. Fernandez-Martos, J. Vickers & A. King. University of Tasmania (Australia).

 

(2013) ES2395370: Use of ObRb agonist receptor as a novel therapeutic treatment of CNS injury and Neuropatic Pain. Inventores: C.M. Fernandez-Martos & F.J. Rodriguez. Fundación del Hospital Nacional de Parapléjicos, para la Investigación y la Integración (FUHNPAIIN), España.

 

 

Personal

 

Carmen M. Fernández-Martos: Investigadora principal.

Águeda Ferrer Donato: Técnico especialista en anatomía patológica y citología.

Marta Cabrera Pinto: Técnico especialista en anatomía patológica y citología.

 

 

Principales colaboraciones en curso

 

1. Prof. James Vickers. Chair of Pathology at the University of Tasmania, co-Director of the Wicking Dementia Research and Education Centre and Deputy Dean of the Faculty of Health, University of Tasmania (Australia). Topic: Neurodegenerative diseases (Alzheimer's disease), traumatic brain injury, structural brain plasticity, ageing-related changes in cognition and health services for dementia.

 

2. A/Prof. Anna King. Wicking Dementia Research and Education Centre. University of Tasmania (Australia). Topic: Alzheimer's disease, Frontotemporal dementia and Amyotrophic lateral sclerosis.

 

3. Dr Jemeen Sreedharan. Research Maurice Wohl Clinical Neuroscience Institute. King’s College London (UK). Topic: Frontotemporal dementia and Amyotrophic lateral sclerosis.

 

4. Prof. Nuria Del Olmo. Department of Pharmaceutical and Food Sciences. FUSP-CEU, Madrid (Spain). Topic: Synaptic plasticity.

 

5. Dr Adam Walker. Ross Maclean Fellow. Queensland Brain Institute (Australia). Topic: Motor neuron disease (MND)/amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Molecular mechanisms of disease and pre-clinical studies in model systems.

 

6. Dr. Julie Chowen. Department of Endocrinology at the Hospital Infantil Universitario Niño Jesús in Madrid (Spain). Topic: Neuroendocrinology, sexual dimorphism, obesity and metabolism.

 

7. Prof. Susana Seseña Prieto. University of Castilla-La Mancha (UCLM). Topic: Food microbiology.

 

8. Prof. Ana Maria Rodriguez Cervantes. University of Castilla-La Mancha (UCLM). Topic: Atmospheric Chemistry and Air Pollution research.

 

9. Prof. Santiago Gomez-Ruiz. Universidad Rey Juan Carlos (URJC). Topic: Inorganic Chemistry.

 

 

Líneas de investigación

 

- Estudio de los mecanismos patológicos asociados a la enfermedad de ELA.

- Enfoques terapéuticos no farmacológicos para la enfermedad de ELA.

- Enfoques farmacológicos para la enfermedad de ELA.

- Factores de riesgo ambiental asociados al desarrollo de la enfermedad de ELA.

 

 

Proyectos en curso

 

1. Luchamos contra la ELA. Entidad financiadora: Grupo Eurocaja Rural&Asociación 'ADELANTE CLM'. Total financiado:60,000€. Fecha comienzo/fin:15/10/2021. Cargo:IP.

 

2. A potential metabolic-targeted therapeutic for Amyotrophic lateral sclerosis (ALS): Leptin. Entidad financiadora: “La Caixa" and Fundación Francisco Luzón. Total financiado:500,000€. Fecha comienzo/fin:15/10/2019 – 15/12/2022. Cargo: IP y coordinador.

 

 

Proyectos previos (relativos al área)

 

1. Linking TDP-43 pathology and leptin to Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS): Implications of metabolic alterations in the pathogenesis and treatment. Entidad financiadora:Consejería de Educación, Cultura y Deportes de Castilla-La Mancha (JCCM). Total financiado: 115,500€. Fecha comienzo/fin:01/01/2018 – 31/12/2020. Cargo: Investigador principal (IP).

 

2. El potencial de la leptina como tratamiento para la ELA. Entidad financiadora: Burbutrices & Fundacion Solis. Total financiado: 12,000€. Fecha comienzo/fin:15/10/2018 – actualidad. Cargo: IP.

 

3. Axon protection in Alzheimer's disease. Entidad financiadora: The Judith Jane Mason & Harold Stannett Williams Memorial, Australia. Total financiado:59,097€.Fecha comienzo/fin:31/03/2015 - 31/03/2016. Cargo: Co-IP.

 

4. Leptin and Pioglitazone: a new potential therapeutic intervention for Alzheimer disease (AD). Entidad financiadora:Early Career Researcher grants (ECRG). University of Tasmania (Australia). Total financiado:5000€.Fecha comienzo/fin: 10/09/2014 - 31/12/2014. Cargo:IP.

 

5. Characterization of the physiological effect of neurofilament light subunit (NFL) protein deficiency in Alzheimer’s disease pathology: a new therapeutic target for neurodegenerative disease. Entidad financiadora: Research Enhancement grants (REGS). University of Tasmania (Australia). Total financiado: 14,500€.Fecha comienzo/fin: 14/01/2014 - 31/12/2014. Cargo:IP.