Les malalties neurodegeneratives es desenvolupen gràcies a diferents mecanismes moleculars, que produeixen agregació de proteïnes mal plegades en diverses àrees cerebrals. D'una banda, l'α-sinucleïna es troba als cossos de Lewy presents a la malaltia de Parkinson i a les demències amb cossos de Lewy (DCL: DCL de tipus pur, DCLp; DCL de tipus comuna, DCLc) i a les inclusions citoplasmàtiques glials, que són la característica neuropatològica de l'atròfia multisistèmica (AMS). D'altra banda, les plaques senils formades principalment per β-amiloide i cabdells neurofibril·lars amb tau hiperfosforilada són la peculiaritat principal de la malaltia d'Alzheimer (MA). A més, la MA es caracteritza per un dèficit colinèrgic, el qual és encara més acusat a les DCL. En el present treball s'ha estudiat la genètica de la butirilcolinesterasa (BChE), un enzim de tipus glicoproteic que intervé en el metabolisme de l'acetilcolina, sobre les sinucleïnopaties en comparació amb la MA com a control de neurodegeneració, així com mostres control. L'estudi es va iniciar analitzant la freqüència de la variant K (A1699G, A539T) de BChE que està descrit com un possible factor de risc a patir la MA a les mostres post mortem (25 MA, 12 DCLp, 24 DCLc, 5 MP, 6 AMS i 25 controls). Es va observar una marcada acumulació de l'al·lel K de BChE en totes les demències en comparació amb els controls. A continuació es va caracteritzar el promotor de BChE mitjançant seqüenciació i s'hi van trobar quatre polimorfismes no descrits. Aquests es van genotipar a totes les mostres post mortem i els resultats van ser analitzats conjuntament per identificar possibles combinacions genotípiques específiques formades pels polimorfismes del promotor i la variant K de BChE. El resultat més rellevant va ser la detecció d'una combinació genotípica, AAAGCC8+K+, específica per al 17% de les mostres amb DCL. L'aplicació del genotipat de BChE com a eina per al diagnòstic diferencial augmentaria l'especificitat diagnòstica de les DCL, que tot i que l'any 2005 es van establir nous criteris per al seu diagnòstic clínic, es diagnostiquen erròniament entre el 40 i el 80 % dels casos. Per corroborar les dades obtingudes a partir de mostres post mortem, es va fer un estudi a partir de mostres de sang de 230 pacients amb MA, 21 amb AMS, 23 amb MP i 160 controls. Per completar l'anàlisi de BChE, es va analitzar l'expressió relativa de les quatre variants de splicing a nivell d'mRNA al còrtex frontal, còrtex temporal, nucli caudat i cerebel utilitzant PCR a temps real. El resultat va ser l'obtenció de patrons d'expressió determinats per a cada malaltia estudiada. Finalment, per immunohistoquímica es va concloure que BChE no es troba en els cossos de Lewy, ja que no colocalitza amb α-sinucleïna. Encara que per a la MA s'han descrit diferents marcadors genètics, fins al moment no se'n coneix cap per a les DCL. Mentre que els patrons d'expressió de mRNA característics de cada patologia trobats poden ajudar a elucidar els possibles mecanismes moleculars involucrats en el desenvolupament de les DCL, la determinació de les combinacions genotípiques específiques podran ajudar en el seu diagnòstic diferencial. / Neurodegenerative diseases develop through different molecular mechanisms that produce aggregation of unfolded proteins in different brain areas. On one hand, α-synuclein is present in Lewy bodies that can be found in Parkinson's disease and in dementia with Lewy bodies (DLB: pure DLB, pDLB; common DLB, cDLB) and in glial cytoplasmic inclusions (GCI) that are the pathological hallmark of multiple system atrophy (MSA). On the other hand, senile plaques composed primarily of β-amyloid and neurofibrillary tangles with hyperphosphorilated tau are the main characteristic of Alzheimer's disease (AD). In addition, AD is characterized by a cholinergic deficit, which is even more pronounced in DLB. In this thesis we have studied Butyrylcholinesterase (BChE), a glycoproteic enzyme that mediates acetylcholine metabolism, in synucleinopathies compared with AD, as a control of neurodegeneration, as well as, with control samples.The study began by analysing the frequency of BChE K-variant (A1699G, A539T), that is described as a possible risk factor to suffer AD, in post mortem samples (25 AD, 12 pDLB , 24 cDLB, 5 PD, 6 MSA and 25 controls). There was a marked accumulation of BChE K allele in all dementias compared with controls.Then BChE promoter was characterized and four new polymorphisms were found. These were genotyped in all post mortem samples, results were analyzed together to identify specific genotypic combinations formed by polymorphisms of the promoter and BChE K-variant. The most relevant result was the detection of a genotypic combination, AAAGCC8+K+, specific for 17% of DLB samples. The application of BChE genotyping as a tool for differential diagnosis would increase the diagnostic specificity of DLB, that although in 2005 new criteria for its clinical diagnosis were established, between 40-80% cases are misdiagnosed. To corroborate the data obtained from post mortem samples, a study from blood samples of 230 AD patients, 21 with MSA, 23 with PD and 160 controls was done.To complete the analysis of BChE, we examined the relative expression of four splice variants in frontal cortex, temporal cortex, caudate nucleus and cerebellum using real time PCR. Specific expression patterns for each disease studied were obtained. Finally, immunohistochemistry concluded that BChE is not found in Lewy bodies, as it does not colocalize with α-synuclein.Although several AD genetic markers have been described, until this moment none is known for DLB. While the mRNA expression patterns characteristic of the disease may help to elucidate the possible molecular mechanisms involved in the development of DLB, the determination of the specific genotypic combination can help in their differential diagnosis.

L'objectiu general d'aquest treball és el d'aprofundir en l'estudi de les sinucleïnopaties, principalment a nivell bioquímic, en les interaccions de l'alfa-sinucleïna amb altres proteïnes del cervell humà per tal d'estudiar l'efecte de la unió en aquestes patologies. També hem volgut comprovar la similitud de les sinucleïnopaties humanes amb un model animal transgènic per a la forma humana mutada de l'alfa-sinucleïna. D'altra banda i també relacionat amb aquestes neurodegenarions, s'ha estudiat de quina manera resultaven afectats diferents marcadors de l'estrès oxidatiu, que se sap juga un important paper en el desenvolupament d'aquestes patologies. Mitjançant estudis d'immunoprecipitació i de pull-down en cervell humà s'ha trobat interacció de l'alfa-sinucleïna amb les proteïnes sinàptiques rab3a i rabfilina a córtex de la sinucleïnopatia anomenada Demència amb cossos de Lewy (DLBD), i no en cervells control. Donada la interacció anòmala amb aquestes proteïnes sinàptiques podem afirmar que a DLBDs la transmissió sinàptica es troba alterada, i una de les causes és la interacció anòmala de l'alfa-sinucleïna amb rab3a i rabfilina. Aquest tipus d'interacció també s'ha estudiat a l'MSA o Atròfia Sistèmica Múltiple, una sinucleïnopatia que té afectat sobretot el cerebel, i no el córtex, com les DLBDs. Doncs, tot i estar classificada com a sinucleïnopatia a part, hem observat la mateixa interacció anòmala tan a cerebel com escorça de pacients d'MSA, suggerint-se un mecanisme comú de neurodegeneració per a totes les sinucleïnopaties. Paral.lelament també hem estudiat la via de transducció glutamatèrgica a pacients amb DLBDs, i s'ha trobat que en condicions normals exiteix interacció de l'alfa-sinucleïna amb un efector del receptors metabotròpics del glutmat tipus I, com és la PLC-beta-1. Al mateix temps, i a través d'estudis de solubilitat, s'han observat canvis en la solubilitat de PLC-beta-1 en aquestes patologies, tal com succeeix amb l'alfa-sinucleïna.Quan s'han estudiat marcadors d'estrès oxidatiu per una forma primerenca de la malaltia de Parkinson s'han trobat alterats a córtex d'aquest pacients, quan la patología, en els primers estadis només es detecta fins ara a substància negra. Per tant, l'estrès oxidatiu a córtex d'una forma pre-clínica de la malaltia de Parkinson, ja té un paper en el desenvolupament d'estadis posterior de la malaltia, com podrien ser les DLBDs. / The aim of this work is to study alpha-synuclein interactions in human brain to deep on the knowledge of a group of neurodegenerative diseases called synucleinopathies in which alpha-synuclein accumulates in the form of Lewy bodies. In human cortex we found alpha-synuclein interactions with the synaptic proteins rab3a and rabphilin in Dementia with Lewy Bodies (DLBDs) patients, and not in control brains. This interaction is corroborated in transgenic mice expressing human A30P human mutated alpha-synuclein. When a different synucleipathy , like Multiple Systemic Atrophy (MSA), is studied we found the same anomalous interaction even different areas were affected, cerebellum vs cortex in the case of MSA and DLBDs, indicating a common neurodegenerative mechanism for the synucleinopathies group. Also in DLBDs we studied the glutamatergic signal transduction pathway immunoprecipitating alpha-synuclein from brain cortex and we found that PLC-beta-1, an effector of the metabotropic glutamate receptors (mGLuR1) binds to alpha-synuclein only in control conditions and not in DLBDs. At the same time PLC-beta-1 showed changes in solubility like alpha-synuclein in DLBDs. So, the results presented here indicate a kind of relation between alpha-synuclein and PLC-beta-1 in DLBDs which damage can affect the mGLuR1 transduction pathway which is altered in cortex from DLBDs.The other factor studied in this work is the oxidative stress effect in brain cortex from early stages Parkinson's disease (PD) patients. We found an increase of the oxidative stress markers used in this work indicating that oxidative stress in cortex from PD patients starts at early stages in human cortex, even though in early stages only the substantia nigra seems to be affected. This markers of oxidative stress were also studied in Alzheimer's disease (AD) obtaining similar results. Finally another point of this work is the study of the Amyloid Precursor Protein (A-beta-PP) mRNA isoforms in human cortex from DLBDs. We found a relative increase of the isoforms contained the Kunitz Protease Inhibitor, implicating A-beta-PP the isoforms processing in the developing of DLBDs