Estudio de los efectos neuroprotectores de la Noradrenalina mediante las Quimioquinas CCL2 y CX3CL1

Resumen

La noradrenalina (NA), también llamada norepinefrina, es una catecolamina que actúa como neurotransmisor en el sistema nervioso. Esta molécula tiene un gran potencial como agente neuroprotector al prevenir la neuroinflamación inhibiendo la producción de agentes proinflamatorios, reduciendo el daño neuronal y disminuyendo la activación glial, entre otros efectos. La disminución de los niveles cerebrales de NA está asociada con la progresión de enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer (EA) y de Parkinson. El objetivo de nuestro grupo de investigación es esclarecer los mecanismos a través de los cuales la NA ejerce sus efectos neuroprotectores. Anteriormente publicamos que la NA induce la producción de CCL2 (o MCP-1) en astrocitos a través de la activación de los receptores adrenérgicos beta 2 (beta2-AR). Esta quimiocina facilita la amplificación de la neuroinflamación mediante quimiotaxis, pero también protege a las neuronas frente a excitotoxicidad. Por lo tanto, uno de los objetivos de esta Tesis Doctoral es dilucidar si la producción de CCL2 ayuda u obstaculiza los principales procesos neuroprotectores de la NA. Por otro lado, la neuroprotección ejercida por la NA es, en parte, a través de la inhibición de factores proinflamatorios liberados por la microglía. Por ello, estudiamos si la NA regula la actividad microglial mediante la comunicación entre neuronas y microglía a través de CX3CL1 (fractalquina o FKN) y su receptor CX3CR1. La FKN es liberada principalmente por neuronas para regular la toxicidad y fagocitosis microglial al unirse a su receptor en la microglía. Sin embargo, en los modelos animales de EA se han encontrado efectos opuestos. Por ello, otro objetivo de esta Tesis Doctoral es determinar si los efectos neuroprotectores de la NA modifican la regulación de CX3CR1 en microglía y esclarecer si está relacionado con la progresión de la EA. En esta Tesis Doctoral se han analizado las acciones de la NA sobre los efectos de CCL2 y la producción de CX3CR1. Por un lado, los resultados demuestran la estimulación de cultivos primarios de astrocitos con CCL2 dieron lugar a una mayor producción de beta2-AR. También observamos como CCL2 modifica funciones homeostáticas y neuroprotectoras de los astrocitos mediadas por la actividad de los beta2-AR, como son el metabolismo de glucógeno, la liberación de factores neurotróficos y respuestas neuroinflamatorias. Con respecto a la FKN, la NA disminuyó la producción de CX3CR1 en cultivos primarios de microglía de rata y en HMC3 (línea celular humana de microglía inmortalizada). Sin embargo, los resultados en el modelo animal 5xFAD de la EA, no siguieron la misma tendencia. Para analizar la regulación de la NA tratamos a los animales con Reboxetina (inhibidor de la recaptación de NA). Nuestros resultados revelan que la producción de CX3CR1 en la corteza frontal de ratones control y 5xFAD es estimulada por el tratamiento con Reboxetina. Además, en ratones 5xFAD, el péptido beta amiloide modificó la distribución de CX3CR1 en la corteza frontal, aumentando su producción en áreas alejadas de las placas. Finalmente, analizamos la regulación de CX3CR1 en muestras de cerebro prefrontal humano durante diferentes etapas de la EA. Tal como ocurrió con los ratones 5xFAD, las muestras humanas mostraron un aumento en los niveles de CX3CR1 de acuerdo con la progresión de la enfermedad. Los resultados similares de ambos cultivos celulares, junto con el aumento de la producción de CX3CR1 por el péptido beta amiloide en cerebros murinos, demuestran que las acciones neuroprotectoras de la NA están asociadas con los niveles de CX3CR1. En conclusión, este trabajo sugiere que la reducción de la NA en el cerebro facilita los procesos neuroinflamatorios y podría acelerar, o incluso iniciar, la pérdida neuronal característica de la EA.