Papel de la IL-1Beta en la expresión en membrana de receptores AMPA y NMDA en hipocampo. Alteraciones en hiperamonemia crónica

Abstract

[ES] La encefalopatía hepática (EH) es un síndrome neuropsiquiátrico complejo causado por un fallo hepático sea crónico o agudo. Al no ser el hígado capaz de detoxificar la sangre de forma eficiente, ciertos compuestos nocivos se acumulan en sangre y tejidos, pudiendo atravesar algunos la barrera hematoencefálica y causar neuroinflamación. De entre estas sustancias, cabe destacar el amonio. La hiperamonemia y la neuroinflamación actúan de forma sinérgica induciendo entre otras alteraciones en la neurotransmisión glutamatérgica y GABAérgica que causan deterioro cognitivo y motor, llegando en los casos más graves al coma clínico o incluso la muerte. Los mecanismos moleculares por los que esto ocurre no están todavía esclarecidos pero se están estudiando en modelos animales. La interleuquina 1 beta (IL-1β) posee propiedades proinflamatorias y sus niveles en hipocampo están aumentados en modelos animales de EH. En la literatura hay hipótesis que apuntan que la IL-1β es el desencadenante de vías de señalización que alteran la expresión en membrana de receptores AMPA y NMDA, alterando así la neurotransmisión y en consecuencia el aprendizaje y la memoria espacial. El objetivo del presente trabajo es analizar el papel de la IL-1β en la alteración de la neurotransmisión en hipocampo en modelos de EH. Se pretende comprobar si el bloqueo del receptor de la IL-1β con un antagonista específico (IL-1Ra) revierte las alteraciones causadas por la actuación conjunta de la hiperamonemia y la neuroinflamación, restableciéndose así los patrones de expresión en membrana y por tanto la neurotransmisión. Para este fin se emplearon como modelos animales ratas Wistar macho, a las cuales se les indujo una hiperamonemia crónica mediante una dieta rica en este compuesto. Tras 4 semanas de dieta se sacrificaron por decapitación y se obtuvieron cortes frescos de hipocampo, que se mantuvieron ex vivo en un incubador termostatado y se trataron con IL-1Ra. Posteriormente, las muestras se incubarán con BS3 , un crosslinker de proteínas de membrana, para estudiar la expresión diferencial de las subunidades de receptores AMPA y NMDA mediante western blot. La hiperamonémia crónica eleva los niveles de IL-1β en hipocampo y altera la expresión en membrana de los receptores ionotrópicos de glutamato. El tratamiento ex vivo con IL-1Ra revierte algunas de estas alteraciones. Estos resultados ponen de manifiesto que la IL-1β juega un papel esencial en la modulación de la neurotransmisión glutamatérgica en hipocampo, siendo uno de los enlaces entre la neuroinflamación y la alteración de la neurotransmisión que conduce al deterioro cognitivo y motor característicos de EH.

[EN] Hepatic encephalopathy (HE) is a complex neuropsychiatric syndrome caused by a liver failure, which can be both acute and chronic. When the liver fails, its capability to efficiently detoxify blood is reduced and certain damaging compounds accumulate in blood and tissues. Some of these substances are able to cross the blood brain barrier triggering neuroinflammatory processes; among these compounds, the relevance of ammonium needs to be highlighted. Hyperammonemia and neuroinflammation act synergistically in order to induce alterations in the glutamatergic and GABAergic neurotransmission processes, which cause cognitive and motor impairment that can lead to coma or even death in the most severe circumstances. Molecular mechanisms of these processes are not yet fully described. Interleukin 1 beta (IL-1β) is a proinflammatory cytokine whose levels are increased in the hippocampus of HE animal models. It has been described in the literature that IL-1β is responsible for triggering some pathways that alter membrane expression of NMDA and AMPA receptors, leading to impaired neurotransmission, spatial learning and memory. The aim of this work is to analyse the role of IL-1β in the alteration of the neurotransmission in the hippocampus of EH animal models. The present study will check if the alterations caused by the synergistic actions of neuroinflammation and hyperammonemia are reverted by means of blocking the IL-1β receptor with a specific antagonist (IL-1Ra), restabilising the membrane expression patterns and the neurotransmission. In order to do so, male Wistar rats were used as animal models with chronic hyperamonemia induced by an ammonium rich diet. After 4 weeks of hyperammonemia they were sacrificed by decapitation and fresh hippocampal slices were obtained. These slices were treated ex vivo with IL-1Ra in an incubator. Afterwards, they were treated wit BS3 , a membrane protein crosslinker, in order to study the differential membrane expression of the AMPA and NMDA subunits by western blot. Chronic hyperammonemia increased IL-1β levels in the hippocampus and modifies the membrane expression of ionotropic glutamate receptors. The ex vivo treatment with IL-1Ra revert some of these alterations.