Abordajes terapéuticos en modelos experimentales de la Enfermedad de Alzheimer: potencial antiinflamatorio y neuroprotector de la transferencia génica y celular

Abstract

La enfermedad de Alzheimer esporádica (EAe) es la forma más común de demencia, en la que los pacientes típicamente sufren deterioro cognitivo marcado por degeneración irreversible en el hipocampo y otras áreas cerebrales. Actualmente no existe una cura efectiva para esta patología, por lo que el propósito principal de esta Tesis Doctoral fue avanzar en el desarrollo de estrategias terapéuticas para prevenir o revertir los cambios neurodegenerativos y el deterioro cognitivo asociados a la EAe, utilizando un modelo animal generado mediante inyección intracerebroventricular (icv) de estreptozotocina (STZ) en ratas macho. Por otro lado, aunque la EAe es más frecuente en mujeres, los informes sobre este modelo aplicado en hembras son escasos, por lo que en el presente trabajo también nos hemos enfocado en realizar una caracterización del comportamiento y de los cambios moleculares y celulares en ratas hembra inyectadas con STZ-icv, como primer paso para establecer un modelo hembra de EA, el cual en un futuro podría ser utilizado para el ensayo de diversas terapias. Evaluamos los efectos de la STZ-icv en ratas macho a 25 y 95 días post inyección, lo que corresponde a un modelo de EAe de corto y de mediano plazo, respectivamente. Específicamente, estudiamos la memoria, la expresión del péptido β-amiloide (βA) y la fosforilación de Tau (pTau), la reacción de células gliales, y la morfometría del hipocampo. Si bien a ambos tiempos observamos déficit de memoria, reactividad glial y atrofia hipocampal, sugerimos que a tiempos cortos post inyección, la respuesta aguda a la STZ es más pronunciada que en un mediano plazo. Nuestros resultados generaron una referencia para los siguientes experimentos utilizando diversas estrategias terapéuticas. En primer lugar, en el modelo de EAe de corto plazo, evaluamos el potencial de la terapia génica con el factor de crecimiento insulínico tipo 1 (IGF1). Demostramos que la activación exógena de la vía de señalización del IGF1 disminuyó la expresión de pTau, y mejoró notablemente el comportamiento y la memoria alterados por la STZ. Por otro lado, observamos un aumento de la reactividad de las células microgliales del hipocampo, que hipotetizamos que ejercen efectos antiinflamatorios. Además, la transferencia del gen IGF1 indujo una recuperación significativa de las neuronas inmaduras y aumentó los niveles de proteínas sinápticas. Por lo tanto, este estudio proporciona pruebas sólidas del potencial terapéutico de este factor trófico por lo que su uso podría extenderse a otros modelos de EA. En segundo lugar, utilizamos el modelo de EAe de mediano plazo para implementar terapia génica con timulina, un péptido con propiedades antiinflamatorias que hasta el momento no fue ensayado en ningún modelo de enfermedad neurodegenerativa, constituyendo este un estudio novedoso. Nuestros resultados demuestran que la timulina tiene propiedades inmunomodulatorias en el hipocampo, ya que promovió cambios en la reactividad y número de las células gliales, al mismo tiempo que disminuyó la ansiedad y recuperó la memoria de reconocimiento afectada por la STZ. Sin embargo, a diferencia del tratamiento con IGF1, la timulina no logró recuperar el número de neuronas inmaduras del hipocampo. Por último, realizamos un experimento de instilación intranasal con el secretoma de células madre mesenquimales (MSC) transducidas previamente con IGF1, con el objetivo de crear una terapia que combine un componente antiinflamatorio (como lo tienen las MSC), y un componente neurotrófico (dado por el IGF1), para contrarrestar los cambios gliales y neurodegenerativos inducidos por la STZ. Sin embargo, detectamos resultados de comportamiento no esperados para nuestros animales, de las cuales concluimos que diversos factores, tanto intrínsecos como extrínsecos a nuestro protocolo podrían haber influenciado en los resultados obtenidos. Finalmente, realizamos dos experimentos de corto plazo utilizando ratas hembra. El primero tuvo como objetivo estudiar el efecto de la inyección de STZ-icv en ratas con y sin ovarios, para evaluar adicionalmente de esta forma, una potencial acción neuroprotectora de los esteroides ováricos frente a la STZ. Observamos que la droga afectó algunos comportamientos dependiendo del estado ovárico de los animales (específicamente el enterramiento y el comportamiento exploratorio), y que la memoria de reconocimiento se vió afectada por la inyección tanto en hembras con y sin ovarios. A nivel morfo-histoquímico, la STZ afectó a la población neuronal del giro dentado, y aumentó las células microgliales reactivas. Curiosamente, la STZ no alteró la expresión del péptido βA ni de pTau. El segundo experimento se realizó en conjunto con ratas macho, para evaluar diferencias sexuales en comportamiento, astrocitos, neuronas inmaduras y sinapsis. Nuestro trabajo demuestra que la STZ produce cambios celulares y comportamentales dependiendo del sexo, aunque algunas alteraciones resultan conservadas entre machos y hembras, como el deterioro en la memoria de reconocimiento, el comportamiento símil depresivo, y la pérdida de neuronas inmaduras. Sin embargo, la STZ no afectó con la misma magnitud a las ratas hembra en cuanto al enterramiento y la memoria espacial. Adicionalmente, la STZ no incrementó la reactividad astrocitaria ni afectó a las sinapsis del hipocampo, independientemente del estado ovárico de los animales hembra. Por lo tanto, concluimos que en ciertos parámetros, las hembras mostraron resistencia a la neurotoxicidad inducida por STZ en comparación a los machos. Nuestro estudio avanza en la descripción de los efectos de la STZ-icv en ratas hembra, y resalta la necesidad de seguir investigando para descubrir los intrincados mecanismos que subyacen a las diferencias sexuales encontradas.