Disección de los circuitos espinales subyacentes al dolor inflamatorio: conectividad neuronal y participación del canal iónico trpa1

• Autores: Pablo Hernández Ortego
• Directores de la Tesis: Ana María Gomis García (dir. tes.), Félix Viana de la Iglesia (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Miguel Hernández de Elche ( España ) en 2025
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Antonio López García (presid.), Francisco José Taberner Sanchis (secret.), Miguel Condés Lara (voc.)
• Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Neurociencias
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: RediUMH
• Resumen

  • El canal iónico TRPA1 es un canal catiónico no selectivo presente en varios tejidos, donde desempeña la función de sensor de estrés celular y daño tisular debido a su capacidad para detectar una plétora de señales de daño e irritantes ambientales. En el sistema somatosensorial, el canal se expresa en una subpoblación de neuronas sensoriales nociceptivas. Tanto la sensibilidad de TRPA1 a mediadores inflamatorios como su localización en los nociceptores, le confieren un papel central en la patogénesis de una gran variedad de síndromes inflamatorios, especialmente en el desarrollo de la hipersensibilidad característica de estos modelos. Sin embargo, la población que expresa TRPA1 no se ha logrado clasificar de manera inequívoca como perteneciente a uno de los dos grupos de nociceptores, peptidérgicos y no peptidérgicos, y tampoco se conoce la población de neuronas sensoriales de segundo orden con la que estas fibras hacen sinapsis en el asta dorsal de la médula espinal, lo que limita sustancialmente las posibilidades terapéuticas cuando se abordan estas patologías.

    Por otro lado, los procesos inflamatorios, además de ocasionar cambios fenotípicos en los nociceptores, entre los que se encuentran las neuronas sensoriales TRPA1+, también provocan modificaciones funcionales en las neuronas del asta dorsal de la médula espinal, que implican un aumento de la sensibilidad a los estímulos. En estas capas medulares se localizan distintas subpoblaciones de neuronas, y su conectividad y organización en circuitos determina cómo se procesan y amplifican las señales nociceptivas. No obstante, la diversidad de poblaciones neuronales y la plasticidad de las conexiones que éstas establecen, complica la caracterización de circuitos involucrados en modalidades sensoriales concretas.

    El primer objetivo de esta tesis doctoral ha sido estudiar la población de neuronas sensoriales TRPA1+, su distribución, la expresión de marcadores de nociceptores en estas neuronas y el efecto que tiene su activación selectiva en la conducta de los ratones. Para ello, se utilizó una línea de ratón transgénico, el ratón TRPA1-Cre cruzado con el reportero ChR2-EYFP, en el que la expresión de la proteína fluorescente permitió la identificación de estas neuronas, y la canalrodopsina, su activación con luz. Se pudieron identificar neuronas TRPA1+ tanto en ganglios raquídeos (DRG), que inervan la superficie corporal, así como en neuronas que inervan vísceras como el estómago, que pertenecen fundamentalmente a la población de nociceptores no peptidérgicos y que hacen sinapsis con neuronas de segundo orden en las láminas superficiales de la médula espinal. Además, su activación con luz evocó comportamientos de retirada, retracción y especialmente de lamida, lo que confirma su identidad nociceptiva.

    El segundo objetivo ha sido caracterizar los circuitos de la médula espinal dorsal implicados en la transmisión de un estímulo nocivo en situaciones de dolor inflamatorio y examinar si estos circuitos se reactivan después de un estímulo inocuo en un contexto inflamatorio. Para ello, la herramienta utilizada ha sido la línea de ratón transgénico TRAP2-tdTomato, con el que se ha podido marcar permanente la población neuronal que se activa tras la aplicación de un estímulo de calor nocivo, tanto en condiciones control cómo de inflamación. Su análisis demostró que los circuitos espinales que integran la información nociceptiva no son estables en el tiempo, que la inflamación induce un aumento en el input glutamatérgico de las neuronas espinales y que las neuronas que integran la información nociceptiva térmica disparan de manera predominante potenciales de acción con un patrón tónico.

    En conclusión, los resultados obtenidos en este trabajo demuestran que las neuronas TRPA1+ constituyen mayoritariamente una población de nociceptores no peptidérgicos cuya activación induce respuestas aversivas, y que las neuronas espinales de segundo orden integran la información nociceptiva en circuitos plásticos cuya actividad espontánea aumenta durante los procesos inflamatorios. Estos descubrimientos contribuyen a comprender mejor la naturaleza de estos procesos, abriendo la puerta a desarrollar terapias más efectivas que mejoren la calidad de vida de pacientes que padecen este tipo de síndromes.