Estudio sobre el modelo de la neuroimunomodulación en la patogénesis de los procesos neurodegenerativos

Abstract

La enfermedad de Alzheimer es hoy la principal causa de demencia a nivel mundial, llegando a ser considerada no sólo un problema médico sino una crisis del sistema de salud pública debido a su elevada prevalencia, creciente incidencia y el alto costo económico que supone esta patología. En los últimos años se han aportado argumentos científicos en favor que la inflamación juega un rol muy importante en la fisiopatología de esta enfermedad. Sobre el carácter patológico que involucra el eje microglía-neurona, nuestro Iaborator¡o ha postulado como hipótesis que la exposición de las células cerebrales a una serie de señales de daño, activan la respuesta inmune innata en el sistema nervioso central (CNS), activando las células m¡crogliales. Este conjunto de señales lleva de manera concertada a una cascada ¡nflamatoria que conduce a la neu rod egeneración. Entre estas señales de daño que inducen la patología podemos mencionar: i) estrés oxidativo, ii) sobrecarga de hierro, iii) oligómeros de la proteína p-amiloide, iv) liproteínas del tipo LDL circulantes, iv) deficiencia de vitamina BG y BL2, entre otras. Estas gatillan la expresión de factores de transcripción, con sobreproducción de citoquinas pro-inflamatorias (TNFo, ll-1p e lL-6), las que inducen patrones alterados de señalización en las células neuronales. Estas alteraciones x incluyen la activación de las proteínas quinasas cdkS, gsk3p, ERK1/2 lo que conduce a una h iperfosforilación de la proteína tau. Rec¡entemente, el laboratorio donde se desarrolló esta tesis, ha descrito que oligómeros patológicos y filamentos de tau activan una respuesta inflamatoria seguida de la cascada neurodegenerativa. Una vez que los oligómeros y/o filamentos de tau son liberados al medio extracelular tras la muerte neuronal, estos son capaces de promover la activación microglial a través de un mecanismo de "feedback positlvo" sostenido en el tiempo. Los objetivos específicos de este trabajo de tesis son evaluar los efectos de esta activación m¡croglial sobre la morfología del citoesqueleto neuronal. Para ello se realizaron exper¡mentos de: (1) activación selectiva de células microgliales en cultivo mediante incubación con proteína Tau recombinante; (2) estudio de los efectos de los medios condicionados por la microglía sobre neuronas en cult¡vo; (3) producción de citoquinas p ro-infla mator¡as y estudios morfológicos de las neuronas afectadas por la activac¡ón microglial. Los resultados mostraron que oligómeros y/o filamentos de tau producían una activación de la microglía, con alteraciones morfológicas de su citoesqueleto y alteraciones bioquímicas, pr¡nc¡palmente sobreproducción de nitr¡tos y mediadores p roinflamatorios. Además, la exposición de neuronas hipocampales al medio condicionado microglial afectó su morfología acortando sus procesos neuríticos. Estos estudios aportan nuevos antecedentes hacia la comprensión del proceso neurodegenerativo involucrado en patologías como la enfermedad de Alzheimer.

Alzheimer's disease is now the leading cause of dementia worldwide, becoming considered not only a medical problem but a crisis of public health system due to its high prevalence, increasing incidence and the high econom¡c costs of this disease. ln recent years, scientists have made arguments that inflammation plays an important role in the pathophysiology of this disease. On the pathological character involving the m¡crogl¡a-neuron axis, our laboratory has been postulated as hypothesis that exposure of the brain to a number of signs of damage cells, activate the innate immune response ¡n the central nervous system (CNS), activating the cells microglia. This set of signals in concert leads to an inflammatory cascade leading to neu rodegeneration. These signs of damage inducing pathology we can ment¡on: i) oxidative stress, ii) iron overload, iii) oligomers of p-amyloid protein, iv) lipoprote¡n LDL type circulating iv) deficiency of vitam¡n 86 and 812, among others. These trigger the expression of transcription factors, with the overproduction of pro-inflam matory cytokines (TNF, lL-1p and lL-6), altered patterns that induce signaling in neuronal cells. These alterations include the activation of protein kinase cdk5, GSK3, ERK1 / 2 which leads to hyperphosphorylation of tau protein. Recently, the laboratory where this thesis was developed, has reported that pathological tau oligomers and filaments trigger an inflammatory response followed by the neurodegenerative cascade. Once the oligomers and/or tau filaments are released into the extracellular medium after neuronal death, these are able to promote microglial activation through a mechanism of "positive feedback" sustained over time. The specific objectives of this thesis are to evaluate the effects of th¡s microgl¡al actlvation on the morphology ofthe neuronal cytoskeleton. For these experiments they were performed: (1") selective activation of microglial cells in culture by incubation with recombinant Tau prote¡n aggregate; (2) study of the effects of media conditioned by microglia on neurons in culture; (3) production of pro-inflammatory cfok¡nes and morphological stud¡es of the neurons affected by microglial activation. The results showed that oligomers and/or tau filaments produced microglia activat¡on, with morphological changes of the cytoskeleton and biochemical alterations, mainly overproduction of nitrites and proinflammatory med¡ators. Furthermore, exposure of hippocampal neurons to the cond¡tioned media microglial morphology affected shortening their neuritic processes. These studies provide new informat¡on towards understanding the processes involved in neurodegenerat¡ve diseases such as Alzheimer's disease.