Papel del neuropéptido cortistatina en la fisiopatología de los procesos de des- y remielinización en el sistema nervioso

Resumen

Las enfermedades desmielinizantes originadas por diferentes causas como accidentes, infecciones, inflamación, etc, pueden afectar tanto al sistema nervioso central (SNC) como periférico (SNP) y se caracterizan por ser crónicas, deshabilitantes, e incurables. Dichas enfermedades encuentran un gran vacío en cuanto a la identificación de biomarcadores de pronóstico y que caractericen el curso de la enfermedad, así como respecto al uso de tratamientos que regulen sus dos componentes fundamentales: neurodegeneración y neuroinflamación. En el SNC, la esclerosis múltiple (EM), enfermedad autoinmunitaria de carácter inflamatorio, es el mejor ejemplo de enfermedad desmielinizante. En esta enfermedad, extremadamente heterogénea y compleja, se produce progresivamente la muerte de los oligodendrocitos, células responsables de la síntesis de la vaina de mielina, estructura que rodea las neuronas y que permite la correcta transmisión de impulsos nerviosos y de información a través de los diferentes tejidos y sistemas del organismo. Consecuentemente tras la pérdida de mielina, se produce degeneración axonal y alteraciones neurológicas graves. Aunque en el SNC en condiciones fisiológicas existe cierta capacidad de remielinización espontánea, sobre todo en estadíos muy tempranos de la EM, una vez que la enfermedad o el daño se cronifica, dicha capacidad desaparece. De hecho, y a pesar del éxito parcial de los tratamientos basados en la regulación de la respuesta inmunitaria exacerbada de esta enfermedad, el fallo terapéutico es común en las formas crónicas. Actualmente, las nuevas estrategias terapéuticas (tanto en el caso de la EM como de otras enfermedades desmielinizantes) se centran en caracterizar la activación y función de las células residentes en el nicho glial, y conocer su participación en los procesos de reparación endógenos, para poder controlar y estimular dichos procesos, evitar el fallo en la remielinización, y conseguir promover la capacidad regenerativa intrínseca. En concreto, numerosas investigaciones se han focalizado en conocer los mecanismos implicados en la proliferación y migración de oligodendrocitos al sitio dañado, así como los factores que influyen el balance entre síntesis/degradación de la mielina dañada, muchos de ellos dependientes de un nicho glial en equilibrio. Cortistatina es un neuropéptido cíclico con actividad anti-inflamatoria que actúa a nivel sistémico y del SN. Además de su efecto neuroprotector en modelos animales de isquemia, excitotoxicidad y meningoencefalitis bacteriana, nuestro grupo describió recientemente su efecto terapéutico e inmunorregulador en el modelo preclínico de EM, la encefalomielitis autoinmune experimental. Sin embargo, su papel en la dinámica del nicho glial y en la neuroinflamación subyacente durante los procesos de des- y remielinización es desconocido. Por tanto, en esta tesis nos propusimos evaluar el papel endógeno y terapéutico de cortistatina en el desarrollo y progresión de estos procesos en el SNC y complementar los resultados obtenidos con el estudio en el SNP. Por un lado, considerando como enfermedad desmielinizante en el SNC a la EM, quisimos analizar los mecanismos celulares y moleculares implicados y dependientes de la interacción de los diferentes tipos celulares del nicho glial (microglía, astrocitos, oligodendrocitos). Para ello, decidimos utilizar el modelo de intoxicación con la toxina cuprizona, modelo preclínico de la EM, en el que se produce desmielinización local y que es ampliamente estudiado para identificar la desregulación del nicho glial durante la degeneración de la mielina y el daño axonal de forma independiente del componente autoinmunitario periférico. Los resultados mostraron que, en ausencia de cortistatina, se produjo mayor desmielinización y degeneración en el transporte axonal junto con una activación glial exacerbada (consistente con los estudios que correlacionan los niveles reducidos de cortistatina con la activación glial y la neurodegeneración). Además, los ratones deficientes en cortistatina presentaron una tasa alta y persistente de proliferación de oligodendrocitos, que mostraban un proceso de diferenciación/maduración retrasado e ineficiente. Estos datos se correlacionaron con los obtenidos en un estudio transcriptómico de expresión diferencial entre oligodendrocitos con presencia/ausencia de cortistatina endógena. Así, demostramos que la pérdida de cortistatina afectaba rutas moleculares cruciales en el destino del linaje de los oligodendrocitos, favoreciendo la expresión de genes relacionados con un perfil proliferativo inmaduro y reduciendo los genes característicos de la firma genética característica de los oligodendrocitos mielinizantes. De hecho, la falta de cortistatina parece actuar como freno para que se produzca la diferenciación y maduración eficiente de los oligodendrocitos, de forma que se favorece la expresión de genes que regulan negativamente la diferenciación de oligodendrocitos y/o promueven la proliferación de progenitores, y se inhiben los genes que inducen/promueven y/o regulan positivamente la diferenciación de oligodendrocitos. Destaca así una huella genética diferencial en los oligodendrocitos según haya o no cortistatina que va a determinar el destino celular en los contextos de proliferación/diferenciación. La alteración en la maduración de oligodendrocitos se traduce en la presencia de patrones de mielina aberrantes, con compactación defectuosa, así como una remielinización deficiente tanto in vitro como in vivo. La mielina atípica en los animales deficientes en cortistatina se correlacionó con una tasa de eliminación alterada, ya que observamos que dicha mielina influía el proceso de fagocitosis por la microglia. El tratamiento con cortistatina protegió frente a la desmielinización e indujo de forma activa y eficiente el proceso de remielinización reduciendo la patología axonal. El neuropéptido influyó el balance y función de los diferentes estadíos de desarrollo en el linaje de los oligodendrocitos, favoreciendo la capacidad y eficacia de la remielinización, y la dinámica de síntesis, maduración y compactación de la mielina. Además, cortistatina redujo la gliosis proinflamatoria favoreciendo la activación micro- y astroglial con perfil pro-regenerativo y reparador en el nicho glial. Por otra parte, caracterizamos el efecto de cortistatina en un modelo de daño y degeneración en el SNP por medio de la escisión del nervio ciático. Mientras que la ausencia de cortistatina se relacionó con una respuesta exacerbada de dolor neuropático, desmielinización severa, atrofia muscular y aumento de los déficits motores en la extremidad lesionada, el tratamiento con cortistatina recuperó el umbral del dolor a los niveles fisiológicos, redujo la atrofia muscular derivada de la denervación, y mejoró la regeneración nerviosa potenciando la remielinización, restableciendo así la funcionalidad motriz de los animales. En conjunto, estos resultados sugieren que cortistatina está implicada en la regulación del nicho glial durante los procesos de des- y remielinización actuando como un factor normalizador tanto en el SNC como en el SNP que combina funciones inmunomoduladoras y neuroprotectoras. Además, cortistatina parece ser un factor endógeno clave en el éxito/fallo de estos procesos, principalmente actuando como mediador extrínseco crucial en el balance de señales que determinan la decisión de los oligodendrocitos en la dinámica de mielinización tanto en condiciones fisio- como patológicas. Nuestros resultados destacan también la relevancia de desarrollar terapias alternativas en remielinización, que combinen la regulación del nicho glial con un efecto neuroprotector y regenerativo. Finalmente, este estudio pone de manifiesto la relevancia de conocer factores que participan en la comunicación neuroinmunitaria tanto en condiciones fisiológicas como patológicas, ya que dichos mediadores podrían ser punto de partida para la identificación de nuevas estrategias terapéuticas en enfermedades neurodegenerativas y neuroinflamatorias. 1. Souza-Moreira, L. et al. Paradoxical Effect of Cortistatin Treatment and Its Deficiency on Experimental Autoimmune Encephalomyelitis. J. 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