Microglial phagocytosis form development to neurodegenerative diseases

Resumen

La microglía es el macrófago residente del sistema nervioso central (SNC). Estos centinelas cerebrales ¿escanean¿ continuamente el parénquima cerebral con sus procesos delgados, largos y ramificados que ayudan a mantener la homeostasis tisular y desempeñar una de sus funciones principales: fagocitosis o ¿comer células¿. Estos centinelas cerebrales pueden fagocitar diferentes tipos de material durante condiciones fisiológicas y patológicas. No obstante, en esta tesis doctoral nos centramos en la fagocitosis de células en proceso de apoptosis o muerte celular programada, un fenómeno generalizado que ocurre durante el desarrollo del cerebro pero también en patología. La eliminación eficaz de las células muertas es crucial para evitar que las células apoptóticas pierdan la integridad de la membrana y filtren contenidos intracelulares potencialmente tóxicos en el tejido circundante.En esta tesis doctoral, exploramos la respuesta fagocítica de la microglía hipocampal tanto postnatal como adulta bajo distintos desafíos apoptóticos inducidos por lipopolisacáridos bacterianos (LPS), administración de etanol (EtOH), encefalopatía hipóxica-isquémica (HIE), irradiación cranial (CIR), oclusión transitoria de la arteria cerebral media (tMCAo) como modelos de accidente cerebrovascular, e inyección de ácido kaínico intrahipocampal (KA) como modelo de epilepsia del lóbulo temporal medio (MTLE). Además, analizamos otro tema relacionado con la fagocitosis del hipocampo hasta la edad adulta: la supervivencia de las células recién nacidas en la cascada neurogénica del hipocampo adulto. delEn la primera parte de este estudio, analizamos la respuesta fagocítica de la microglía postnatal (postnatal día 9 y 14, P9-P14) en distintos modelos in vivo: LPS, EtOH y HIE. El tratamiento con LPS no provocó un aumento de la apoptosis en ninguna edad posnatal y, por lo tanto, no fue un modelo útil para estudiar la fagocitosis microglial. Por el contrario, EtOH aumentó el número de células muertas, pero la respuesta fagocítica al desafío fue diferente a P9 y P14. En P14, la fagocitosis permaneció estrechamente acoplada a la apoptosis, es decir, el aumento en el número de células apoptóticas se corresponde con un aumento en la fagocitosis microglial. Por lo tanto, en este escenario hubo acoplamiento entre fagocitosis/apoptosis (Ph/A). En P9, sin embargo, el incremento en la capacidad fagocítica no fue suficiente para compensar la cantidad de células muertas, lo que condujo al desacoplamiento de la relación fagocitosis/apoptosis. Se encontró una respuesta fagocítica similar en ratones P9 sometidos a HIE, donde la microglía también aumentó su capacidad fagocítica y el número de células microgliales, pero ambas estrategias no pudieron igualar el incremento de la apoptosis y, como resultado, se perdió el acoplamiento fagocitosis/apoptosis. Estos hallazgos sugirieron una maduración del potencial fagocítico microglial entre P9 y P14.En la segunda parte de esta tesis, cuantificamos la eficacia fagocítica de la microglía adulta (2-3 meses) bajo diferentes retos apoptóticos inducidos por CIR, HIE, tMCAo y KA. Mientras que la microglía mostró una faceta ¿superfagocítica¿ después del tratamiento con CIR, el escenario fue totalmente opuesto tras las condiciones de HIE, tMCAo y KA, donde la fagocitosis microglial estaba bloqueada. Cabe mencionar que este bloqueo no fue compensado por células periféricas ni residentes con potencial fagocítico. Además, observamos que la disfunción fagocítica de la microglía estuvo acompañada de un proceso denominado fagoptosis o fagocitosis de células no apoptóticas, aunque este fenómeno se produjo con menor frecuencia que la fagocitosis de células apoptóticas. Por lo tanto, la microglía no utilizó su reservorio fagocítico para enfrentar el desafío apoptótico inducido por el tratamiento con HIE, tMCAo y KA, y como consecuencia, la eficiencia fagocítica se redujo notablemente.En la tercera y última parte de este estudio, nos enfocamos en otro punto importante relacionado con la fagocitosis microglial en el hipocampo: la supervivencia de células recién nacidas a lo largo de la edad. Nuestro grupo descubrió que las células recién nacidas del hipocampo mueren en dos períodos: 1, un período crítico temprano principal, en el que el 56% de las células se pierden en los primeros 1-4 días después del nacimiento celular, y 2, un período secundario tardío, en el que otro 25% de las células recién nacidas perecen a los 4-8 días de vida celular. Ahora exploramos si estos períodos de supervivencia se mantuvieron durante la edad adulta y, por lo tanto, si la cascada neurogénica adulta podría usarse como modelo para analizar la fagocitosis en ratones en etapas más maduras. Nuestro estudio mostró que la dinámica de la producción y supervivencia de las células del recién nacido fue en gran medida idéntica durante la edad adulta (de 1m a 12m). Además, descubrimos que el número de células recién nacidas que se diferencian en nuevas neuronas era proporcional al número de neuroprogenitores en proliferación de 1m a 12m. Sin embargo, el número de células recién nacidas que se diferencia en nuevos astrocitos aumentó en ratones maduros (6-12 m) y se relacionó con una mayor supervivencia neta a los 30 días, y como resultado, el nicho cambia de neurogénico a neuro/astrogénico en ratones maduros. Finalmente, nuestros datos demostraron que la cascada neurogénica del hipocampo es un modelo útil para estudiar la fagocitosis microglial en ratones envejecidos.