Neuro-Inflamación

Estudio y caracterización de células mieloides cerebrales en el proceso de Neuro-Inflamación

Hasta hace poco, se pensaba que el cerebro era un órgano inmunoprivilegiado, sin participación del sistema inmune. Actualmente, se sabe que las células inmunes influyen en la fisiología cerebral en la salud y en la enfermedad. Existen diversas células mieloides en el cerebro, como microglía y macrófagos, con funciones aún no completamente entendidas en el que la Unidad de Neuroinflamación ha estado trabajando en los últimos años. Hemos contribuido a la descripción de un subtipo de células dendríticas cerebrales, cuyo papel y origen no está completamente definido,  y que ha sido la base de los siguientes estudios (DOI: https://doi.org/10.1002/glia.22889. 2015;  https://doi.org/10.1126/science.aan8423. 2018; https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108291. 2020). 
En estos momentos, estamos analizando los resultados obtenidos mediante la tecnológia de single cell RNA (scRNA), la extensa complejidad y el fenotipo de las células procedentes de cerebro de ratón, y su progression una vez extraidas de su microambiente natural (en preparación). 

Papel de las células gliales del cerebro en respuesta a daños de distintas etiologías

Nuestro estudio publicado en Scientific Reports (https://10.1038/s41598-019-45731-w. 2019), muestra el papel de la proteína NFATc3 en el control del crecimiento tumoral en modelos de glioblastoma. El glioblastoma es un tipo agresivo de cáncer con una baja tasa de supervivencia. Mostramos, que el factor de transcripción NFATc3 regula la expresión de citoquinas asociadas a la proliferación tumoral. Aunque la ruta de señalización de NFAT ha sido estudiada, los inhibidores actuales tienen muchos efectos secundarios. La investigación en esta área es crucial para desarrollar terapias más eficaces y nuestro grupo, junto a nuestros colaboradores, han descrito el papel de esta ruta de señalización en distintos tipos celulares del cerebro: (https://doi.org/10.1002/glia.22494; https://doi.org/10.1074/jbc.M506205200; https://doi.org/10.1002/glia.22797; https://doi.org/10.1002/glia.21079). 
El papel de las células en la isquemia cerebral, nuestros resultados (https://doi.org/10.1186/1742-2094-9-48), mostraron que la lesión cerebral por isquemia/reperfusión (I/R) aumentó la expresión de la isoforma Rcan1-4, regulada por la vía Calcio/Calcineurin/NFAT, principalmente en células astrogliales. En un modelo in vitro, la disminución de oxigeno y glucosa, indujo la expresión de Rcan1-4 en astrocitos murinos. La sobreexpresión de Rcan1-4 inhibe la vía Ca/CN/NFAT, reduciendo la expresión de Cox-2. En ratones carentes del gen Rcan1, se observó mayor inflamación y volúmenes de infarto más grandes. Estos resultados sugieren un papel protector de Rcan1 en la respuesta inflamatoria al accidente cerebrovascular.
El envejecimiento y las enfermedades relacionadas con la edad son factores de riesgo importantes para el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas. La neuroinflamación (NIF), como respuesta inmune del cerebro, juega un papel importante en la degeneración asociada al envejecimiento del sistema nervioso central (SNC).
En el trabajo publicado en Journal of Neuroinflammation (https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-72160/v1. 2021), validamos un modelo de envejecimiento, el modelo SAMP8, estudiando los eventos neuroinflamatorios asociados con la edad.  Estos animales muestran cambios morfológicos en sus repertorios de células bMyC asociados a la edad, que corresponden a un aumento en la producción de citocinas proinflamatorias como IL-1β. Este aumento predispone al cerebro a una respuesta inflamatoria aumentada en respuesta a la inflamación sistémica, lo cual tiene una gran relevancia en el estudio de la inflamación crónica en el proceso neurodegenerativo.

Estudio de células de mieloides cerebrales en enfermedades neurodegenerativas

En el contexto del proyecto vigente (PID2020 (2021-2025)), estamos estudiando el papel de la microglía humana en el contexto de la enfermedad de Alzheimer. 
Para ello, es laboratorio ha dado un giro en lo que era su actividad natural, es uso de modelos animales, hacía un modelo humano de gran complejidad como son los organoides cerebrales humanos (Figura 1). 

Actualmente tenemos todos los protocolos puestos a punto y muchos análisis en proceso de análisis. Esta nueva estrategia ha ralentizado la producción científica del grupo pero en el futuro se espera se abran nuevas oportunidades. 
El objetivo final de este proyecto es estudiar APOE como un efector de transducción de señales en células de microglía humana. Los alelos de APOE, como APOE4, son el principal riesgo genético conocido para desarrollar la enfermedad de Alzheimer de inicio tardío (LOAD). El papel de APOE en el transporte y metabolismo de lípidos está bien documentado; sin embargo, hay una falta de conocimiento sobre el papel de APOE y sus alelos como efectores de transducción de señales en general y aún más escaso en la biología de la microglía. La reciente descripción de TREM2, otro factor de riesgo para la enfermedad de Alzheimer, como un receptor para APOE, junto con el aumento de estas dos moléculas en microglía específica del cerebro dañado (DAM), nos llevó a esta propuesta. Actualmente estamos realizando análisis de proteómica funcional con miembros de otros grupos de a UFIEC (R Barderas), así como análisis genómicos con resultados interesantes que reportar (Figura 2).