Neuroprotection in neurodegenerative processes associated with parkinsonism and aging. Correlation between dopaminergic neuronal death and glial activation.

Resumen

Diferentes estudios señalan que los procesos neuroinflamatorios tienen un papel fundamental en el inicio y la progresión de la enfermedad de Párkinson (EP). Estos mecanismos están regulados principalmente por las células de la glia, de las que destacan las células de la microglia y los astrocitos. Estas células son los componentes principales que intervienen en los procesos neuroinflamatorios desencadenados tras una lesión en las neuronas dopaminérgicas. En base a esto, se investigan posibles estrategias terapéuticas basadas en anti-inflamatorios y/o anti-oxidantes para diseñar tratamientos más efectivos que reduzcan o eviten los efectos secundarios producidos por los fármacos comúnmente utilizados en la EP. Con esto en mente, los estudios presentados en esta tesis examinan la implicación de los procesos neuroinflamatorios en la neurodegeneración dopaminérgica producida por la inducción de parkinsonismo por la administración de una neurotoxina, 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridina (MPTP), en ratones jóvenes y viejos. En primer lugar, el Capítulo 1 familiariza al lector con la patología y la patogénesis de la EP. Después de esta breve introducción, el Capítulo 2 presenta una descripción completa del papel de la neuroinflamación en esta enfermedad. En esta revisión se recogen las principales contribuciones desde los primeros trabajos que sugirieron la implicación de los procesos neuroinflamatorios en la EP hasta las principales cuestiones todavía por resolver. Se exponen que los principales desafíos que debe superar la investigación están centrados en las estrategias terapéuticas para tratar a los pacientes parkinsonianos. Como alternativa, se describen las diferentes ventajas que ofrece el "reposicionamiento de fármacos" entre las que destacan la disminución de efectos secundarios y la aceleración en cuanto a la identificación de nuevas dianas farmacológicas. El primer trabajo experimental de esta tesis, recogido en el Capítulo 3, comienza con una investigación sobre el efecto de la inflamación sistémica en la neurodegeneración y en la activación glial en ratones parkinsonianos. La hipótesis de este trabajo está inspirada en publicaciones que sugieren que tanto la inflamación cerebral como la periférica podrían desempeñar un papel clave en la progresión de este trastorno. Para llevar a cabo este trabajo, se utilizó un modelo de colitis ulcerosa y se combinó cuidadosamente con un modelo experimental de parkinsonismo. Los estudios post mortem mostraron una disminución muy significativa de las neuronas dopaminérgicas en el SNpc, así como una disminución significativa de las fibras dopaminérgicas estriatales del grupo tratado con MPTP+DSS en comparación con el grupo control. Además, hubo una exacerbación significativa de la activación glial en los animales MPTP+DSS en comparación con el grupo no tratado. En general, los datos indicaron que una lesión gastrointestinal, que induce una respuesta inflamatoria sistémica, puede exacerbar los mecanismos de muerte celular de las neuronas dopaminérgicas restantes desencadenando en una degeneración progresiva en la enfermedad. Estos resultados abren nuevas líneas de investigación sobre el papel de la inflamación sistémica en la progresión de la degeneración dopaminérgica. La segunda parte de esta tesis recoge estudios experimentales enfocados en el diseño de estrategias terapéuticas como el "reposicionamiento de fármacos". En el Capítulo 4, se evaluó el posible efecto neuroprotector de la combinación de dos fármacos: (i) la N-acetilcisteína (NAC), un precursor de glutatión e inhibidor de JNK con acciones antioxidantes, y (ii) HA-1077, un inhibidor de ROCKinase y polarizador de microglia. Junto con esto, se estudió el efecto de la combinación de NAC y HA-1077 sobre la neurodegeneración y la respuesta glial en ratones añosos intoxicados con MPTP. Curiosamente, los estudios post mortem demostraron que el tratamiento basado en NAC+HA-1077 produjo un aumento significativo en la degeneración de las terminales estriatales dopaminérgicas. Este evento estuvo acompañado por un aumento de la activación glial. En general, los inesperados efectos tóxicos, encontrados después de la administración combinada de NAC y HA-1077 en ratones viejos parkinsonianos, resaltan la importancia de tener en cuenta que la combinación de algunos fármacos en pacientes ancianos parkinsonianos puede tener efectos secundarios que pueden resultar en la exacerbación del proceso neurodegenerativo. El capítulo 5 sigue una línea de investigación similar a la del capítulo anterior. De acuerdo con los efectos neuroprotectores obtenidos por la administración de NAC, este estudio tuvo como objetivo analizar si hubo un efecto sinérgico positivo de NAC a lo largo de la actividad física voluntaria (PA) sobre la neurodegeneración dopaminérgica y la respuesta glial en ratones jóvenes parkinsonianos. Los resultados de los estudios post mortem en la vía nigroestriatal demostraron un aumento significativo de la degeneración dopaminérgica. Así, el tratamiento combinado no protege las neuronas dopaminérgicas contra una intoxicación subcrónica de MPTP. Con respecto a la respuesta glial, los resultados obtenidos del análisis microglial no muestran un aumento significativo en el número de células Iba-1+ en MPTP+NAC y MPTP+PA+NAC. Estos resultados se ven reforzados por los obtenidos del análisis de la activación astroglial, en la que se observa una disminución en la expresión de células GFAP+ en MPTP+NAC y MPTP+PA+NAC en comparación con los grupos MPTP en la vía nigrostriatal. Estos resultados muestran un efecto potencialmente positivo, solo debido al tratamiento con NAC, en la respuesta neuroinflamatoria después de una intoxicación subcutánea por MPTP. Sin embargo, estos resultados sugiere que la actividad física, utilizada con fines terapéuticos, tiene un efecto beneficioso a largo plazo por lo que estudios más largos podrían demostrar su efecto como estrategia neuroprotectora. La última parte experimental de esta tesis se presenta en el Capítulo 6, que profundiza en los cambios, a lo largo del tiempo, de los eventos relacionados con la degeneración dopaminérgica, la respuesta astroglial y la expresión de las MAPKinasas. Las proteínas quinasas activadas por mitógenos (MAPK) se han señalado como una de las principales vías metabólicas involucradas en la regulación de la inflamación y, como consecuencia, se ha relacionado con diferentes enfermedades neurodegenerativas. Los resultados mostraron que ambos procesos relacionados con la neurodegeneración y la respuesta astroglial comenzaron a aumentar significativamente en comparación con los animales no tratados a partir de las 24 h. Además, no se encontraron diferencias significativas en la expresión fosfo-ERK mientras que los niveles de fosfo-p38 aumentaron a partir de las 4 h en la vía nigrostriatal y, específicamente, se hicieron significativas a las 48 h solo en el cuerpo estriado. La importancia de estos datos radica en la descripción de los eventos primarios desencadenados en ratones viejos después de la intoxicación con MPTP. En conclusión, estos resultados abren la puerta a estudios más profundos para evaluar las diferentes vías metabólicas tanto en sentido ascendente como descendente, junto con su comparación entre diferentes regímenes de intoxicación (aguda y crónica). En este proyecto, los tratamientos están diseñados en función del uso de antiinflamatorios y/o antioxidantes para ver su efecto neuroprotector en la muerte neuronal dopaminérgica y en la activación de procesos neuroinflamatorios en ratones parkinsonianos (jóvenes y viejos). La importancia de estos estudios radica en la posibilidad de dilucidar los mecanismos subyacentes de los procesos neurodegenerativos para mejorar la calidad de vida de los pacientes y proporcionar conocimiento para la búsqueda de soluciones que retrasen el desarrollo y la progresión de la degeneración neuronal. Por lo tanto, esta tesis proporciona diferentes observaciones que resaltan la importancia de la participación de los procesos neuroinflamatorios, mediados por las células gliales, en el desarrollo y la exacerbación de los procesos neurodegenerativos en la enfermedad de Parkinson.