La mayoría de las enfermedades neurodegenerativas comparten el rasgo fisiopatológico común de la neuroinflamación, una reacción inflamatoria exacerbada que mantenida de forma crónica y desregulada contribuye negativamente al daño y muerte de las células nerviosas, agravando la progresión del proceso neurodegenerativo. Comprender los mecanismos implicados en este fenómeno y cómo modularlo son dos objetivos fundamentales para el desarrollo y validación de nuevos enfoques terapéuticos holísticos perseguidos por la comunidad científica.

En este contexto, el Grupo de Investigación Reconocido ‘Plasticidad Neuronal y Neurorreparación’, ubicado en el Instituto de Neurociencias de Castilla y León (INCYL) y dirigido por el catedrático de Biología Celular y Patología de la Universidad de Salamanca Eduardo Weruaga, acaba de publicar “esperanzadores y prometedores resultados preclínicos para el tratamiento de la neuroinflamación y neurodegeneración”.

El estudio, recogido en International Journal of Molecular Sciences, ofrece, además, datos reveladores sobre “la función neuroprotectora y moduladora de la molécula oleiletanolamida en el estado neuroinflamatorio exacerbado, promoviendo un ambiente menos neurotóxico y retrasando la muerte neuronal”, según informaron los responsables del trabajo a Comunicación USAL.

La oleiletanolamida es un derivado de los ácidos oleicos que se encuentra de forma natural en nuestro organismo. Se ha observado que ante un daño o lesión en el sistema nervioso se produce un aumento en su concentración, lo que indica su posible papel importante en la resolución de la causa subyacente del daño.

En este sentido, los hallazgos de los científicos de la USAL coinciden con otros estudios in vitro e in vivo realizados en modelos animales de daño cerebral inducido por causas como el estrés, el consumo excesivo de alcohol o inflamación generalizada, lo que respalda el papel neuroprotector clave de esta molécula.

Hallazgos significativos

El nuevo estudio, titulado ‘Oleoylethanolamide Treatment Modulates Both Neuroinflammation and Microgliosis, and Prevents Massive Leukocyte Infiltration to the Cerebellum in a Mouse Model of Neuronal Degeneration’ y desarrollado entre los años 2017-2022 en el marco de la Tesis Doctoral de Ester Pérez-Martín, miembro del GIR, abordó entre otras cuestiones principales el efecto de la oleiletanolamida a nivel molecular sobre la expresión de diferentes mediadores inflamatorios y factores neuroprotectores/neurotróficos en diferentes puntos temporales del proceso neurodegenerativo.

Entre los hallazgos más significativos, los investigadores salmantinos descubrieron que el tratamiento con oleiletanolamida “reduce la expresión de genes pro-inflamatorios, como Ifnγ, Il1β, Il6 y Tnfα, y aumenta la expresión génica de factores neuroprotectores o neurotróficos, como Bdnf y Map2”.

Por otra parte, la neuroinflamación asociada a patologías neurodegenerativas involucra a “las células gliales del sistema nervioso, principalmente microglía y astrocitos, así como a células inmunitarias periféricas que penetran desde el torrente sanguíneo al parénquima cerebral y una tormenta de moléculas inflamatorias”, recuerdan.

Asimismo, el trabajo también se enfocó en investigar el papel modulador de la oleiletanolamida a nivel celular sobre la reacción exacerbada de la microglía (o microgliosis) examinando su efecto en la densidad, localización y fenotipo de estas células; además de demostrar que la administración de oleiletanolamida reduce la densidad de células microgliales tanto a nivel global como a nivel específico en las áreas del cerebelo donde estas células gliales estaban distribuidas preferentemente, también revelaron que su administración modula el fenotipo microglial hacia un estado “neuroprotector o anti-inflamatorio”.

Por último, evaluaron el papel de la molécula en el proceso de infiltración de una población específica de células inmunitarias, los leucocitos, desde el sistema inmunitario periférico al parénquima cerebeloso, observándose una evidente reducción tras el tratamiento.

Células de Purkinje, modelo de ratón y enfermedad neurodegenerativa infantil

En el laboratorio del INCYL, los científicos de la USAL utilizan para sus trabajos un modelo preclínico murino de degeneración neuronal selectiva conocido como ratón mutante PCD (del inglés Purkinje Cell Degeneration), caracterizado por la pérdida postnatal temprana y agresiva de las células de Purkinje en el cerebelo.

Esta degeneración neuronal comienza a partir de la tercera semana de vida y desencadena, entre otros fenómenos, una fuerte reacción glial (especialmente en la microglía), un aumento generalizado del estado inflamatorio del cerebelo, infiltración de células del sistema inmunitario periférico y alteraciones en las funciones motoras, cognitivas y sociales.

En resumen, el ratón mutante PCD exhibe los principales signos fisiopatológicos comunes en la mayoría de las enfermedades neurodegenerativas. No obstante, en particular, también constituye un modelo específico de la patología degenerativa infantil denominada CONDCA (del inglés Childhood-onset neurodegeneration with cerebellar atrophy o neurodegeneración infantil con atrofia cerebelosa). Gracias a ello, este modelo preclínico es altamente relevante para explorar y validar nuevas estrategias terapéuticas con posibles aplicaciones traslacionales directas.

Cabe destacar que, en un estudio previo publicado en la revista Neurotherapeutics en 2021, el GIR ya demostró que la administración sistémica de oleiletanolamida antes del inicio de la degeneración neuronal es capaz de retrasar la muerte de las células de Purkinje, aumentando así su supervivencia. Además, el tratamiento mejoró el comportamiento motor, cognitivo y social que se encontraba afectado en el ratón PCD.

Ahora, el objetivo del trabajo recién publicado es profundizar e indagar en los fenómenos que podrían estar implicados en esta neuroprotección previamente reportada. En particular, comprobar el impacto del tratamiento con oleiletanolamida en el estado neuroinflamatorio del ratón PCD, cuya causa primaria desencadenante de la reacción inflamatoria exacerbada es la neurodegeneración.

Metodología empleada

Para la ejecución de la actual investigación, se emplearon fundamentalmente dos técnicas, a nivel molecular y a nivel histológico, respectivamente. Por un lado, la retrotranscripción de RNA y PCR cuantitativa (del inglés Polymerase Chain Reaction o reacción en cadena de la polimerasa) a partir de tejido en fresco de cerebelo de ratones controles, mutantes y mutantes tratados a diferentes edades a lo largo del proceso neurodegenerativo del ratón PCD. Mediante esta técnica, se determinaron los niveles de expresión génica de diferentes factores neuroinflamatorios (Cox2, Ifnγ, Il1β, Il6, Nf-κb, Tnfα), factores neuroprotectores o relacionados con la supervivencia neuronal (Bdnf, Gap43, Map2) y del receptor a través del que la oleiletanolamida ejerce principalmente sus acciones (Pparα).

Por otro lado, hicieron uso de la Inmunofluorescencia indirecta en secciones sagitales de vermis cerebeloso para detectar la expresión y localización de antígenos específicos de las dos principales poblaciones celulares analizadas en el parénquima cerebeloso, es decir, microglía y leucocitos, y para caracterizar el fenotipo de las células microgliales en microglía reactiva, pro-inflamatoria y/o anti-inflamatoria.

En conjunto, los principales hallazgos obtenidos se resumirían en que “los fenómenos demostrados promueven un ambiente menos neurotóxico y más neuroprotector para las neuronas de Purkinje, lo que podría contribuir al aumento de la supervivencia neuronal y posterior mantenimiento de las funciones superiores reportadas en el artículo que publicamos en 2021”, sintetizan.

Envejecimiento y enfermedades neurodegenerativas

Las enfermedades neurodegenerativas son patologías caracterizadas por la pérdida progresiva de neuronas en el sistema nervioso, que desencadena trastornos neurológicos graves. La etiología de estas enfermedades es completa y multifactorial, incluso en muchos casos desconocida, si bien el envejecimiento se reconoce como un principal factor de riesgo.

En las últimas décadas, debido al envejecimiento de la población, la incidencia de estas enfermedades ha aumentado considerablemente. En la actualidad no existen terapias que consigan frenar totalmente la pérdida neuronal, sino que los tratamientos disponibles son principalmente paliativos. En palabras de los investigadores de la USAL, “la búsqueda y el desarrollo de un tratamiento eficaz representa un desafío y prioridad para la comunidad científica y médica”.

Por ello, estos resultados preclínicos son realmente prometedores y esperanzadores ya que, como indican, “no existe un tratamiento verdaderamente eficaz global y la neuroinflamación juega un papel clave en muchas enfermedades neurodegenerativas”. Al ser capaces de modular el estado neuroinflamatorio exacerbado y retrasar la pérdida neuronal, “podríamos contribuir a la ralentización del proceso de degeneración neuronal, lo que podría traducirse en una mejor prognosis de la enfermedad y una mejora en la calidad de vida de los pacientes”, concluyen.

Publicación:

Ester Pérez-Martín, Laura Pérez-Revuelta, Cristina Barahona-López, David Pérez-Boyero, José R. Alonso, David Díaz y Eduardo Weruaga. ‘Oleoylethanolamide Treatment Modulates Both Neuroinflammation and Microgliosis, and Prevents Massive Leukocyte Infiltration to the Cerebellum in a Mouse Model of Neuronal Degeneration’. International Journal of Molecular Sciences 24(11): 9691. https://doi.org/10.3390/ijms24119691

Entidades colaboradoras y financiación:

Los investigadores forman parte del Departamento de Biología Celular y Patología de la Universidad de Salamanca, de la UIC 217, del GIR “Plasticidad Neuronal y Neurorreparación” y del grupo TGYC-03 del IBSAL. La financiación del trabajo corre a cargo del Ministerio de Ciencia e Innovación (PID2019-106943RB-I00), Ministerio de Ciencia e Innovación/Universidades (FPU16/04259), la Junta de Castilla y León (SA129P20 y EDU/556/2019), Centro de Medicina Regenerativa y Terapia Celular de Castilla y León, y Universidad de Salamanca.