Alfredo Isaac Ponce Arias

EXAMEN A CASA PARA ENTREGAR EL 12 DE MAYO 1. La enfermedad de Parkinson (EP) se caracteriza por la prdida progresiva de

neuronas dopaminrgicas y la formacin de agregados de -sinucleina. Varios modelos

bioqumicos se han utilizado para determinar el papel de la neuroinflamacin en esta

patologa. El MPTP (1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidrodopamina) es un modelo que

produce muerte de clulas dopaminrgicas y expresin de genes anormales. En este estudio se demostr que la administracin de MPTP en ratones jvenes aumenta el nmero de astrocitos GFAP

+ hipertrficos y microglia Iba-1

+ ameboide,

mostrando un pico mximo a los 3 das de la administracin. Despus de este tiempo, los astrocitos GFAP

+ disminuyeron pero se mantuvieron en niveles mayores a los

basales, mientras que las clulas Iba-1+ disminuyeron hasta mostrar los mismo niveles

que los controles. a) Cmo explicas estos cambios? La glia se activa en respuesta a la muerte neuronal desde el da 1, alcanzando ambos tipos celulares un pico de activacin al da 3, despus la microgla vuelve a su estado normal pero los astrocitos siguen activos a lo largo del tiempo (da 42), lo que sugiere que tienen un efecto no slo en la remocin de restos celulares derivados de la muerte celular, sino tambin en el dao o recuperacin posterior de las neuronas. b) Qu relacin pueden tener los niveles de GFAP e Iba-1 con los niveles de

dopamina y sus metabolitos? Los niveles de DA comienzan a aumentar a partir del da

28-30 aproximadamente, en este periodo es justo cuando la microgla cesa su actividad

amoeboide y los astrocitos igualmente disminuyen su activacin, sugiriendo que a partir

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de estos das los astrocitos tienen un efecto neuroprotector ya que su actividad sigue

incrementada con respecto al control pero los niveles de dopamina comienzan a

normalizarse, adems la inactivacin de la microgla podra ser un facilitador de la

recuperacin neuronal al no favorecer an ms la muerte neuronal, ya que se ha

reportado que la microgla sobreexpresa receptores especficos para DA (Mastroeni et

al. 2009), que favorecen su migracin y regulan la produccin de NO (Frber et al.

2005).

Los niveles de DOPAC y HVA se recuperan a los 14 das de la administracin de MPTP,

pero para se periodo la DA an no se recuper al nivel basal, por lo que los datos

sugieren que se est produciendo DA en algunas neuronas (las pocas que

sobrevivieron) y que se est metabolizando rpidamente hacia DOPAC y HVA o que

estos metabolitos son de origen glial, lo que parece ms plausible ya que se ha

reportado que los astrocitos metabolizan DA hacia DOPAC preferentemente en

exposicin prolongada a DA (Asanuma et al. 2014) y pueden almacenar tanto DOPAC

como HVA para su posterior transporte hacia el sistema circulatorio. Hasta el da 28-30

que los niveles de DA comienzan a normalizarse, DOPAC y HVA aumentan hasta los

niveles basales, por lo que hasta ese entonces podra adjudicarse el papel de la

neurona en el metabolismo de la DA.

La administracin de MPTP indujo la expresin de un factor de transcripcin (Ft)

relacionado con procesos de diferenciacin, sobrevivencia neuronal, plasticidad y

neurognesis. La expresin de Ft colocaliz con astrocitos GFAP+. El efecto de Ft sobre

la toxicidad de MPTP se evalu en dos medios de cultivo neuronales y astrocitos-

neuronales. La presencia de astrocitos en el medio aumento la sobrevida neuronal,

efecto que se bloquea con la adicin de un inhibidor del Ft. Adems, la administracin

de MPTP al medio astroctico indujo la expresin de CCL3, CxCL10 y CxCL11

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c) Qu sugieren estos resultados? El efecto neuroprotector de los astrocitos depende de Ft ya que al inhibir la va, el efecto txico del MPTP se recupera al nivel de un cultivo sin astrocitos (cocultivo neurona/astrocito +inhibidor = 37.5% sobrevivencia, cultivo neuronal puro + PBS = 37.5% sobrevivencia) y viceversa, al administrar Ft al cultivo puro se obtiene la misma sobrevivencia que el cocultivo neurona/astrocito as como aumenta la sntesis de DA evaluada con la incorporacin de

3H

d) Mediante qu mecanismos los astrocitos podran disminuir la neurotoxicidad

producida por la administracin de MPTP?

La produccin de CXCL10-11 puede o no estar relacionada con el efecto neuroprotector

de los astrocitos, ya que en el cocultivo neurona/astrocito, estas quimiocinas

favoreceran la proliferacin de astrocitos por medio de la activacin de la va PI3K pero

tambin pueden aumentar la concentracin de Ca+2

intracelular y activar las mltiples

vas de muerte mediadas por calcio, que no seran reprimidas ya que existe un dao

anterior provocado por el MPTP. Igualmente CCL3 puede incrementar [Ca+2

] por medio

de NMDAR (Kuijpers et al. 2010) y en una neurona sana esto sera benfico para su

actividad sinptica; sin embargo la neurona est comprometida por el MPTP y puede

que el NMDAR active una va de excitotoxicidad en vez de plasticidad neuronal.

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Recientemente se ha reportado que los astrocitos pueden suprimir la respuesta

inflamatoria mediada por ellos mismos y por microgla por medio de receptores para

DA (Shao et al. 2013) que pueden mediar respuestas inmunes dependientes de MHC

II y TNF-, ste ltimo se sabe que tiene un papel fundamental en la muerte inducida

por MPTP (Ferger et al. 2004).

Por lo tanto no es fcil establecer el mecanismo preciso por el cual los astrocitos

podran tener un efecto neuroprotector al dao por MPTP, pero s es posible asegurar

que en el proceso est involucrado Ft que favorezca la expresin de genes de

sobrevivencia celular, tambin dentro del mecanismo de proteccin debe estar el

metabolismo de DA y su parte energtica y adems un componente inmunoregulador

que inhiba la produccin de citocinas proinflamatorias y favorezca la produccin de

enzimas antioxidantes que contrarresten la desregulacin del metabolismo oxidativo de

DA y MPTP.

Durante el envejecimiento ocurren cambios conductuales, morfolgicos y

neuroqumicos que podran modificar la capacidad del sistema de recuperarse del dao

causado por MPTP. Estos cambios tambin podran alterar el comportamiento glial

contribuyendo a la neurodegeneracin relacionada con la edad. En ratones de mediana

edad, la administracin de MPTP causo una muerte de clulas dopaminrgicas ms

pronunciada, acompaada de una fuerte y persistente astrogliosis, en comparacin con

ratones jvenes. Sin embrago, la expresin de Ft no aument. La muerte neuronal se

revirti con la activacin farmacolgica de la va Ft.

Alfredo Isaac Ponce Arias

e) Qu indica esto? Ilustra en un esquema el mecanismo mediante el cual MPTP

induce neuroinflamacin y como los astrocitos y la microgla interaccionan con las

neuronas dopaminrgicas para contribuir y/o prevenir este efecto.

Que Ft es un factor de crecimiento que disminuye su expresin al aumentar la edad

como la mayora de los factores de neurotrficos (Silhol et al. 2008; Guillet et al. 1999)

MPTP

MPP+

MAO-B

MPP+ DAT

Mitocondria

NADH desh

Desacoplamiento

ROS ATP

Dao oxidativo

Muerte

NF-B

Neurona

Microgla Astrocito

Activacin Activacin

Ft

?

Sobrevivencia neuronal

?

CCL3,CXCL11,

CXCL10

Ca+2 CXCR3

NMDAR

Excitotoxicidad

Activacin

de otros

astrocitos,

proliferacin

por medio

de PI3K

MAPK

DAMPS DA

DRD2

MHC II, TNF-

MHC II, TNF-, IL-1

Activacin de

astrocitos, microgla y

muerte neuronal DADOPACHVA

DRD3?

Inactivacin

NO

Alfredo Isaac Ponce Arias

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