Efecto de la melatonina en la esclerosis múltiple experimental
- Autores: Ana Muñoz Jurado
- Directores de la Tesis: Isaac Túnez Fiñana (dir. tes.), Begoña Escribano Durán (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2022
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Miguel Guerrero Montavez (presid.), Francisco M. Sánchez Tortosa (secret.), Yolanda Navarro Abal (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias y Ciencias Agroalimentarias por la Universidad de Córdoba
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
1. Introducción o motivación de la tesis:
La melatonina (N-acetil-5-metoxitriptamina) principal molécula producida y secretada por la glándula pineal en un ritmo circadiano (Escribano et al. 2014; Carrascal et al. 2018), fue aislada y descubierta por primera vez, en 1958, por Aaron Lerner et al. (1958) (Lerner et al. 1958). Se caracteriza por ser una hormona multifuncional (Onaolapo et al. 2019), siendo un importante regulador de los procesos fisiológicos y un guardián de la homeostasis corporal (Chitimus et al. 2020), presentando propiedades cronobióticas, antioxidantes, antiinflamatorias e inmunomoduladoras y antiapoptóticas, así como un efecto neuroprotector (Wang et al. 2013; Bahamonde et al. 2014), contribuyendo a la multiplicación, diferenciación y supervivencia celular en el cerebro (Onaolapo et al. 2019).
La capacidad antioxidante de la melatonina se debe, principalmente, a su anillo de indol aromático rico en electrones, funcionando como un donante de estos (Esposito and Cuzzocrea 2010; Tarocco et al. 2019), siendo una molécula extraordinariamente eficaz frente al estrés oxidativo, eliminando radicales libres tóxicos (Escribano et al. 2014) y reduciendo la toxicidad inducida por la peroxidación de lípidos (Reiter et al. 2014). Asimismo, mejora los sistemas de defensa antioxidante (Ferlazzo et al. 2020), promoviendo la expresión y por tanto, la actividad, de enzimas antioxidantes cómo la superóxido dismutasa (SOD), la catalasa (CAT) (Bahamonde et al. 2014; Soto-Brambila et al. 2017; Yeganeh-Salehpour et al. 2019; Zhao et al. 2019; AboTaleb and Alghamdi 2020) y el ciclo redox del glutatión, estimulando las enzimas glutatión peroxidasa (GPx), glutatión reductasa (GRd) y el glutatión reducido (GSH) (Bahamonde et al. 2014; Escribano et al. 2014; Soto-Brambila et al. 2017; Yeganeh-Salehpour et al. 2019; AboTaleb and Alghamdi 2020). Esta hormona, ejerce, también, acciones antiinflamatorias e inmunomoduladoras mediante la regulación de los niveles de células T efectoras, células T reguladoras (Álvarez-Sánchez et al. 2015) y de citocinas proinflamatorias (Escribano et al. 2014) en diversas situaciones fisiopatológicas (Tarocco et al. 2019). La melatonina muestra efectos antimicrobianos contra las principales bacterias responsables del aumento de la disbiosis intestinal (Yildirim et al. 2019; Zarezadeh et al. 2020), mediando en la diafonía entre la microbiota, el intestino y el Sistema Nervioso Central (SNC), por lo que juega un papel vital en la regulación del ritmo de la microbiota intestinal y los metabolitos microbianos (Zarezadeh et al. 2020). Las propiedades que presenta la melatonina, junto con la evidencia reciente sugieren que, esta hormona, podría ejercer efectos relevantes en los procesos inmunológicos que ocurren en la esclerosis múltiple (EM) (Farez et al. 2016).
La EM es una enfermedad crónica autoinmune, inflamatoria y neurodegenerativa que afecta al SNC (Farez et al. 2015) y que supone la causa más común de discapacidad no traumática en jóvenes adultos entre los 20-30 años (Gunata et al. 2020). Se trata de una enfermedad que provoca déficits motores, sensoriales y cognitivos (Soto-Brambila et al. 2017), que afecta a 2.8 millones de personas en el mundo, existiendo una mayor proporción de mujeres que la padecen, que de hombres, siendo la proporción actual de 3:1 (Zeydan et al. 2020).
Al inicio de la EM, las células T CD4+, reconocen péptidos similares a la mielina en la periferia, tras lo cual se infiltran en el SNC, donde se reactivan y producen desmielinización. La infiltración de células efectoras Th1 y Th17, provoca un aumento de citocinas proinflamatorias como IFN-γ, TNF-α, IL-17 e IL-22 y debido a este aumento, se induce una producción excesiva de especies reactivas de oxígeno y nitrógeno (ROS y RNS, respectivamente), provocando estrés oxidativo (van den Hoogen et al. 2017; Tavassolifar et al. 2020a, b; Michaličková et al. 2020). Durante el curso de la EM, cuando el estrés oxidativo se prolonga y los sistemas antioxidantes ya no pueden contrarrestar las agresiones mediadas por ROS, la cantidad de GSH disminuye, lo que conduce a la degeneración celular irreversible y apoptosis (Filomeni et al. 2002). Además, gran cantidad de evidencia indica que el eje microbiota-intestino-cerebro, probablemente, juega un papel crucial en la EM (Parodi and Kerlero de Rosbo 2021), viéndose que la disbiosis intestinal en la encefalomielitis autoinmune experimental (EAE), el modelo animal de EM, puede provocar una condición proinflamatoria que desencadene el desarrollo de esta enfermedad (Ochoa-Repáraz et al. 2011; Wekerle et al. 2013; Escribano et al. 2017). El hecho de que la disbiosis y el aumento de la permeabilidad intestinal, puedan promover una condición inflamatoria sistémica, está respaldado por el aumento de los niveles plasmáticos de lipopolisacárido bacteriano (LPS) (Teixeira et al. 2013; Escribano et al. 2017; Parodi and Kerlero de Rosbo 2021).
La EM es un problema mundial, cuya prevalencia sigue aumentando y para la que aún no existe cura (Wallin et al. 2019). El tratamiento de esta enfermedad se basa en un manejo efectivo de la misma, teniendo como objetivo la cascada inflamatoria, suprimiendo las citocinas proinflamatorias y también, reduciendo el número de recaídas y lesiones (Oraby et al. 2021). En base a esto, se ha planteado la hipótesis de que la melatonina, podría tener un efecto profiláctico y terapéutico sobre esta enfermedad (Gunata et al. 2020). Además, los niveles de melatonina, están inversamente relacionados con la severidad y las recaídas de la EM (Ghareghani et al. 2018), las cuales son más frecuentes en primavera/verano, momento en el que los niveles de melatonina son más bajos, debido a la variación estacional en la duración de la noche (Farez et al. 2015).
Por todo ello, el objetivo de la presente tesis fue evaluar el efecto de la administración de melatonina en la clínica del modelo animal de EM, la Encefalomielitis Autoinmune Experimental.
2.1. Diseño experimental Un total de 25 ratas macho Dark Agouti, con 2 meses de edad y un peso de 190-220g, fueron utilizadas para la realización de este estudio, dividiéndose en los siguientes grupos: Control, Control+Vehículo, Control+Melatonina, EAE y EAE+Melatonina. La EAE fue inducida en los grupos correspondientes mediante inyección subcutánea de glicoproteína de oligodendrocitos de mielina (MOG), durante 14 días. La melatonina fue administrada mediante inyección intraperitoneal durante 51 días, desde el día 14 al día 65, con una dosis de 1mg/kg de peso corporal por vía intraperitoneal. El grupo control no fue manipulado y el grupo Control+Vehículo, fue inoculado con una inyección subcutánea de 100µl de adyuvante completo de Freund.
Los animales fueron monitorizados desde el día 14 al 65 para evaluar la puntuación clínica de la enfermedad, mediante la escala Pérez-Nievas (Pérez-Nievas et al. 2010). El día 65 los animales fueron sacrificados y, en condiciones de temperatura controlada, se extrajeron y pesaron el cerebro, la médula espinal, el corazón, el hígado, el riñón y los intestinos. Asimismo, se tomaron muestras de sangre del tronco vascular del cuello. Se realizaron determinaciones del ciclo redox del glutatión (Glutatión total (tG), GSH, Glutatión oxidado (GSSG), GPx y la relación GSH/GSSG), los biomarcadores de estrés oxidativo (Productos de peroxidación lipídica (LPO), Proteínas carboniladas (CP) y Óxido nítrico (NOx)), el factor de necrosis tumoral, TNF-α y los biomarcadores indirectos de disbiosis bacteriana (LPS y su proteína de unión (LBP)).
El estudio fue aprobado por el Comité de Bioética de la Universidad de Córdoba (07/11/2018/157) de acuerdo con las directrices de la Directiva del 24 de Noviembre de 1986 (86/609/ECC) aprobada por el Consejo de las Comunidades Europeas y el RD 53/2013 aprobado por el Ministro de Presidencia de España (BOE 8 de Febrero, 2013).
2. Contenido de la investigación:
2.2. Resumen de resultados Tras 51 días de administración de melatonina, se produjo una disminución de la puntuación clínica el día 65 en comparación con el día 14. La melatonina ejerció un efecto antioxidante en todos los órganos estudiados, reduciendo los biomarcadores de estrés oxidativo (LPO, PC y NOx) y restaurando la homeostasis del glutatión, aumentando los niveles de GSH, GPx y de la relación GSH/GSSG y disminuyendo GSSG. Del mismo modo, redujo los niveles del factor de inflamación, TNF-α y mejoró la disbiosis bacteriana, disminuyendo la concentración de LPS y LBP, en el cerebro y la médula espinal. Asimismo, se establecieron correlaciones positivas entre los biomarcadores de estrés oxidativo, inflamación y disbiosis. Por el contrario, dichos parámetros, mostraron correlaciones negativas con GSH y GPx.
