Mecanismos moleculares por los que el GMP cíclico extracelular modula la neuroinflamación en cerebelo de ratas con hiperamonemia crónica

Abstract

[ES] El hígado es el principal órgano encargado de la detoxificación de sustancias tóxicas. La encefalopatía hepática (EH) es un síndrome neuropsiquiátrico complejo causado por una alteración en esta capacidad detoxificadora del hígado y puede presentarse en pacientes con enfermedades hepáticas crónicas o agudas. Una de las principales sustancias que se acumula en sangre y en cerebro es el amonio. La elevada concentración de amonio o hiperamonemia y la neuroinflamación actúan de forma sinérgica en la inducción de las alteraciones cognitivas y motoras presentes en EH. Los modelos animales de EH reproducen las alteraciones encontradas en pacientes. Recientemente, se ha descrito que la administración intracerebral de GMP cíclico (GMPc) extracelular en cerebelo in vivo restaura la coordinación motora reduciendo la neuroinflamación y la activación de microglía en ratas con hiperamonemia crónica. No obstante, el mecanismo por el que el GMPc extracelular modula la neuroinflamación no se conoce en detalle. En el presente trabajo se ha utilizado un modelo experimental de cortes de cerebelo ex vivo para profundizar en el estudio de los mecanismos moleculares implicados en la modulación de la neuroinflamación por el GMPc extracelular. Se ha utilizado el modelo animal de hiperamonemia crónica, obtenido mediante una dieta rica en amonio. Los objetivos concretos de este trabajo han sido: (1) Analizar la activación de la microglía en condiciones basales, (2) Relacionar esta activación con uno de los fenotipos de la microglía, (3) Estudiar la vía de señalización de activación microglial CCL2, P2X4, pp38 MAPK y BDNF, (4) Analizar el efecto del GMPc extracelular sobre la activación de microglía y si está mediado por la inhibición del receptor de glicina, (5) Analizar la localización de CCL2 y BDNF en neuronas de Purkinje y microglía en condiciones basales y tras el tratamiento con GMPc extracelular, (6) Estudiar si el efecto del GMPc extracelular sobre la vía de señalización de activación microglial podría estar mediado a través del receptor de TNF alfa. Los resultados obtenidos muestran que: (1) La hiperamonemia crónica induce activación de la microglía y se revierte con el tratamiento de GMPc extracelular, reproduciendo las condiciones del modelo in vivo, y del inhibidor del receptor de glicina; (2) En cortes de cerebelos ex vivo de ratas hiperamonémicas la microglía presenta un fenotipo antiinflamatorio M2b. El GMPc extracelular y el inhibidor del receptor de glicina revierten el fenotipo de microglía a un estadío M0 (no activación); (3) La hiperamonemia crónica induce activación de microglía a través de la vía de señalización mediada por CCL2, P2X4, pp38 MAPK, BDNF. El GMPc extracelular y el inhibidor del receptor de glicina reducen la activación de la microglía modulando a CCL2 y BDNF; (4) CCL2 y BDNF se localizan en neuronas de Purkinje y el GMPc extracelular disminuye la expresión de CCL2 y normaliza BDNF en hiperamonemia crónica, ambas co-localizan en microglía; (5) CCL2 aumenta su expresión en células gliales y el GMPc extracelular lo normaliza; (6) La modulación de la expresión de CCL2 y BDNF por el GMPc extracelular está mediada a través del receptor de TNF alfa (TNFR1).

[EN] El hígado es el principal órgano encargado de la detoxificación de sustancias tóxicas. La encefalopatía hepática (EH) es un síndrome neuropsiquiátrico complejo causado por una alteración en esta capacidad detoxificadora del hígado y puede presentarse en pacientes con enfermedades hepáticas crónicas o agudas. Una de las principales sustancias que se acumula en sangre y en cerebro es el amonio. La elevada concentración de amonio o hiperamonemia y la neuroinflamación actúan de forma sinérgica en la inducción de las alteraciones cognitivas y motoras presentes en EH. Los modelos animales de EH reproducen las alteraciones encontradas en pacientes. Recientemente, se ha descrito que la administración intracerebral de GMP cíclico (GMPc) extracelular en cerebelo in vivo restaura la coordinación motora reduciendo la neuroinflamación y la activación de microglía en ratas con hiperamonemia crónica. No obstante, el mecanismo por el que el GMPc extracelular modula la neuroinflamación no se conoce en detalle. En el presente trabajo se ha utilizado un modelo experimental de cortes de cerebelo ex vivo para profundizar en el estudio de los mecanismos moleculares implicados en la modulación de la neuroinflamación por el GMPc extracelular. Se ha utilizado el modelo animal de hiperamonemia crónica, obtenido mediante una dieta rica en amonio. Los objetivos concretos de este trabajo han sido: (1) Analizar la activación de la microglía en condiciones basales, (2) Relacionar esta activación con uno de los fenotipos de la microglía, (3) Estudiar la vía de señalización de activación microglial CCL2, P2X4, pp38 MAPK y BDNF, (4) Analizar el efecto del GMPc extracelular sobre la activación de microglía y si está mediado por la inhibición del receptor de glicina, (5) Analizar la localización de CCL2 y BDNF en neuronas de Purkinje y microglía en condiciones basales y tras el tratamiento con GMPc extracelular, (6) Estudiar si el efecto del GMPc extracelular sobre la vía de señalización de activación microglial podría estar mediado a través del receptor de TNF alfa. Los resultados obtenidos muestran que: (1) La hiperamonemia crónica induce activación de la microglía y se revierte con el tratamiento de GMPc extracelular, reproduciendo las condiciones del modelo in vivo, y del inhibidor del receptor de glicina; (2) En cortes de cerebelos ex vivo de ratas hiperamonémicas la microglía presenta un fenotipo antiinflamatorio M2b. El GMPc extracelular y el inhibidor del receptor de glicina revierten el fenotipo de microglía a un estadío M0 (no activación); (3) La hiperamonemia crónica induce activación de microglía a través de la vía de señalización mediada por CCL2, P2X4, pp38 MAPK, BDNF. El GMPc extracelular y el inhibidor del receptor de glicina reducen la activación de la microglía modulando a CCL2 y BDNF; (4) CCL2 y BDNF se localizan en neuronas de Purkinje y el GMPc extracelular disminuye la expresión de CCL2 y normaliza BDNF en hiperamonemia crónica, ambas co-localizan en microglía; (5) CCL2 aumenta su expresión en células gliales y el GMPc extracelular lo normaliza; (6) La modulación de la expresión de CCL2 y BDNF por el GMPc extracelular está mediada a través del receptor de TNF alfa (TNFR1).