Variaciones de la respuesta microglial según el contexto patológico en la Enfermedad de Alzheimer

• Autores: Carmen Romero Molina
• Directores de la Tesis: Francisco Javier Vitorica Ferrández (dir. tes.), María Luisa Vizuete Chacón (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2021
• Idioma: español
• Número de páginas: 298
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen
  • español

    La Enfermedad de Alzheimer (EA) es un trastorno neurodegenerativo progresivo e irreversible que conlleva un deterioro de las funciones cognitivas, afectando a 35 mill de personas a nivel mundial. Las lesiones histopatológicas principales son las placas seniles (placas de Abeta) y los ovillos neurofibrilares (agregaciones intracelulares de Tau). Además, se registra pérdida neuronal y un proceso neuroinflamatorio mediado por las células gliales (astrocitos y microglía). Los continuos fracasos terapéuticos, principalmente enfocados en la hipótesis de la cascada amiloide, señalan la necesidad de identificar nuevas dianas terapéuticas. Recientes análisis genéticos han demostrado que ciertos polimorfismos en genes implicados en la función microglial aumentan el riesgo de padecer la EA, resaltando la importancia de la neuroinflamación en la patología. Dado que el papel de la microglía en la progresión de la enfermedad no se conoce con exactitud, el objetivo de este trabajo es caracterizar la variabilidad fenotípica y funcional de la microglía en la EA. Para ello, hemos utilizado modelos celulares y animales y muestras de pacientes de Alzheimer. En los diferentes ensayos, hemos empleado técnicas bioquímicas, transcriptómicas, metabolómicas, de imagen y de citometría de flujo. Nuestros resultados muestran que, en presencia de patología Abeta, la microglía se activa y rodea las placas amiloides. Sin embargo, en presencia de patología Tau, la microglía adquiere bien un fenotipo degenerativo (regiones hipocampales del cerebro de pacientes y ensayos in vitro con fracciones solubles procedentes de animales ThyTAU22), o bien un fenotipo reactivo (modelo TAU P301S), que depende del grado de fosforilación y agregación de las formas de Tau. Centrándonos en la microglía activa, hemos identificado que adquiere un fenotipo asociado a neurodegeneración y un metabolismo oxidativo, mediado por TREM2. Este metabolismo aerobio es esencial para sustentar una activación microglial crónica, y se altera por una disminución de la disponibilidad de oxígeno o pérdida de función de TREM2. En modelos murinos, la hipoxia impide la activación microglial, lo que implica un empeoramiento de la patología Abeta, pero una mejora de la tauopatía, sugiriendo que la microglía podría presentar un papel dual. Sin embargo, en muestras de enfermos de Alzheimer, la hipoxia conlleva una disfunción microglial que incrementa la patología neuronal, otorgando a estas células un papel más beneficioso que perjudicial. Con el objetivo de estudiar la progresión de la enfermedad en un contexto de disfunción microglial, hemos desarrollado un modelo murino doble transgénico que nos permite realizar una ablación reversible de células microgliales. Hemos realizado una caracterización inicial del modelo, evaluando la eficacia de depleción, la posterior capacidad de repoblación y la activación microglial tras periodos agudos y crónicos de depleción. La elevada capacidad de recambio microglial murina nos lleva a cuestionarnos su validez como un modelo que mimetice la disfunción microglial en humanos, pero permite valorar la progresión de la patología de Alzheimer en un contexto de renovación microglial. Por tanto, proponemos que el metabolismo oxidativo microglial, mediado por TREM2, es fundamental para la activación crónica de estas células. En pacientes de Alzheimer, distintas alteraciones génicas y/o problemas vasculares podrían comprometer la respuesta microglial y originar un fenotipo distrófico. En conclusión, en cerebros de pacientes de Alzheimer podría existir una elevada variabilidad en la respuesta microglial dependiendo del grado de desarrollo de las patologías Abeta y Tau y de otras comorbilidades de los pacientes. Todo ello debe ser tenido en cuenta a la hora de proponer nuevas dianas terapéuticas más eficaces.

  • English

    Alzheimer’s Disease (AD) is an irreversible neurodegenerative disorder which leads to cognitive impairment and behavioural alterations, and affects 35 mill people worldwide. It is characterized by an accumulation of amyloid plaques (mainly formed by Abeta) and neurofibrillary tangles (aggregates of Tau protein), by a neuronal loss and by neuroinflammation. Due to the treatment failure registered in the last decades, new therapeutic targets need to be proposed. Recent genetic analysis have associated certain polymorphisms in genes related to microglial function to a higher risk of developing AD, which has highlighted the importance of neuroinflammation in this disease. However, microglial role in the progression of AD is far from been elucidated. Then, our objective is to characterize microglial phenotype and function in AD. To this aim, we have employed cellular and mouse models and human AD samples. We have performed biochemistry, transcriptomic, metabolomic, imaging and flow cytometry techniques. Our results show that, in presence of Abeta pathology, microglia acquire a reactive phenotype and surround Abeta plaques. In presence of Tau pathology, microglia acquire either a dystrophic (in the hippocampus AD patients and in vitro assays after treatment with soluble fractions from ThyTAU22 mice) or an active phenotype (in the mouse model TAU P301S), depending on the levels of Tau phosphorylation and aggregation. Focused on active microglia, we have identified an inflammatory and neurodegenerative-related phenotype based on an oxidative metabolism, TREM2-mediated. Aerobic metabolism is essential for microgliosis and alterations in TREM2 or in oxygen levels impair microglial response. In mouse models, a reduction in microglial reactivity leads to a worsen of Abeta pathology, but to an amelioration of Tau pathology, suggesting a dual role for microglia. In contrast, in human AD samples, hypoxia impairs microglia response to Abeta plaques, which worsens the neuronal pathology, pointing a protective role for microglial cells. With the purpose of evaluating AD progression in a context of microglial dysfunction, we have developed a double-transgenic mouse model that allows us to reversibly deplete microglial cells. We have characterize the efficacy of the model and microglia repopulation and activation capacities under short and long periods of depletion. The high murine microglia repopulation capacity conducted us to re-evaluate the validity of the model as a microglia dysfunction model but led us to characterize AD progression in a context of continuous microglia replacement. In short, we propose that oxidative metabolism, TREM2-mediated, is essential for microglial chronic activation. In AD patients, genetic alterations or vascular problems may compromise microglial metabolism and response, leading to a dystrophic phenotype. Then, there is a wide microglial variability depending on the grade of development of Abeta and Tau pathologies and other patient’s comorbidities. All this needs to be taken into account when proposing new and more accurate therapeutic targets.