| Date: |
2022 |
| Abstract: |
Les cèl·lules microglials tenen un paper fonamental en l'homeòstasi i durant la neuroinflamació al sistema nerviós central (SNC). Quan detecten qualsevol alteració, s'activen ràpidament en un procés anomenat "activació microglial". Un dels mecanismes implicats en el control de l'activació microglial és la senyalització "On/Off", que consisteix en la interacció dels receptors "Off" en micròglia (CD200R, CX3CR1, CD45 i CD47) amb els corresponents lligands neuronals (CD200, CX3CL1, CD22 i SIRP-α). Qualsevol absència d'aquestes interaccions, així com l'expressió de novo de senyals "On" com el receptor TREM2, inicien l'activació i la fagocitosi microglial. Estudis realitzats al nostre grup van mostrar que, després de l'axotomia del nervi facial (FNA), els ratolins transgènics que sobreproduïen la interleucina proinflamatòria (IL)-6 o la interleucina antiinflamatòria IL-10 (GFAP-IL6Tg i GFAP-IL10Tg) presentaven, respectivament, una menor i major supervivència de les motoneurones del nucli facial (FMNs) en comparació amb els animals wild-type (WT), conjuntament amb canvis en el patró de l'activació microglial. L'objectiu principal d'aquest treball va ser determinar si la sobreproducció d'IL-6 o IL-10 modificava la senyalització "On/Off" i desencadenava diferències en l'activació microglial després de la FNA, que determinessin els canvis en la supervivència neuronal prèviament observats. Per a assolir aquest objectiu, es va analitzar l'expressió de les molècules "On/Off" mitjançant tècniques d'immunohistoquímica i citometria de flux en ratolins WT, GFAP-IL6 i GFAP-IL10Tg no lesionats (NL) i axotomitzats. Els resultats obtinguts van mostrar que, en condicions fisiològiques, tant les FMNs com la micròglia presentaven una expressió constitutiva de les molècules "Off", mentre que TREM2 mostrava un patró d'expressió microglial inactivat. Després de la lesió, es va observar un increment dels nivells de TREM2 i de tota la senyalització "Off" -amb excepció de CX3CR1 i CD47-, fet que es va relacionar amb un efecte protector a les FMNs lesionades. En temps posteriors, es va detectar una disminució de la senyalització "Off" a les FMNs, amb l'excepció de CD47, i s'hi va caracteritzar l'expressió de novo d'ApoE i Galectina-3, ambdues molècules lligands de TREM2. Paral·lelament, es va determinar el pic d'expressió de TREM2 en la micròglia a etapes tardanes. En conjunt, tots aquests canvis afavoreixen la fagocitosi microglial de les FMNs, la cual es duu a terme en els clústers de cèl·lules microglials. De fet, en aquestes estructures es va observar una expressió variable i altament regulada de molècules "On" i "Off" com TREM2, ApoE, Galectina-3, així com alts nivells d'expressió de CD200R i CD45, i nivells variables de SIRP-α i del receptor homeostàtic P2RY12. La sobreproducció de la IL-6 va inhibir els nivells de CD47 al nucli facial (FN), fet que s'acompanyava per una promoció d'un fenotip microglial activat i més fagocític i que es podria relacionar amb l'augment de la mort de les FMNs. D'altra banda, la sobreproducció de la IL-10 va produir un alentiment de l'activació microglial sense modificar-ne els receptors "On/Off", però va induir un increment a etapes prèvies dels nivells de CD47 al FN. Així doncs, un augment previ dels nivells de CD47 al FN pot inhibir la fagocitosi microglial a través de la senyalització amb el seu receptor SIRP-α. Aquest estudi demostra que la senyalització "Off" intenta contrarestar l'activació microglial i així, afavorir la regeneració de les FMNs, mentre que la molècula "On" TREM2 afavoreix l'eliminació de restes de neurones apoptòtiques, promovent així una reparació eficient. A més, aquest estudi destaca el paper decisiu de l'eix CD47-SIRPα en el control de la mort de les FMNs, sent especialment rellevant per a la IL-10. En conclusió, aquest estudi destaca la modulació de la senyalització "On" i "Off" com un enfoc terapèutic potencial per promoure la supervivència neuronal i controlar la neuroinflamació. |
| Abstract: |
La células microgliales desempeñan un papel fundamental en la homeostasis y durante la neuroinflamación en el sistema nervioso central (SNC). Cuando detectan cualquier alteración, se activan rápidamente en un proceso denominado "activación microglial". Uno de los mecanismos implicados en el control de la activación microglial es la señalización "On/Off", que consiste en la interacción de receptores "Off" presentes en la microglía (CD200R, CX3CR1, CD45 y CD47) con sus correspondientes ligandos neuronales (CD200, CX3CL1, CD22 y SIRP-α). Cualquier ausencia de estas interacciones, así como la expresión de novo de señales "On" como el receptor TREM2, inician la activación y fagocitosis microglial. Estudios realizados en nuestro grupo mostraron que, tras la axotomía del nervio facial, (FNA), los ratones transgénicos que sobreproducían la interleucina proinflamatoria (IL)-6 o la interleucina antiinflamatoria IL-10 (GFAP-IL6Tg y GFAP-IL10Tg) presentaron, respectivamente, una menor y mayor supervivencia de las motoneuronas faciales (FMNs) en comparación con los animales wild-type (WT), conjuntamente con cambios en el patrón de la activación microglial. Así pues, el objetivo principal de este trabajo fue determinar si la sobreproducción de IL-6 o IL-10 modificaba la señalización "On/Off" y desencadenaba diferencias en la activación microglial tras la FNA, que determinaran los cambios de supervivencia neuronal previamente observados. Para abordar este objetivo, se analizaron las moléculas "On/Off" mediante técnicas de inmunohistoquímica y citometría de flujo en ratones WT, GFAP-IL6Tg y GFAP-IL10Tg no lesionados (NL) y axotomizados. Los resultados obtenidos mostraron que, en condiciones fisiológicas, tanto las FMNs como la microglía presentaban una expresión constitutiva de las moléculas "Off", mientras que TREM2 presentó un patrón de expresión microglial inactivado. Tras la lesión, se observó un incremento de los niveles TREM2 y de toda la señalización "Off" -con la excepción de CX3CR1 y CD47- que se relacionó con un efecto protector en las FMNs lesionadas. En tiempos tardíos, se detectó una disminución de la señalización "Off" en las FMNs, a excepción de CD47, y se caracterizó la expresión de novo en estas células de ApoE y Galectina-3, ambos ligandos de TREM2. Paralelamente, se observó un pico de expresión de TREM2 en microglía a tiempos tardíos. En conjunto, todos estos cambios favorecen la fagocitosis microglial de las FMNs, que se lleva a cabo en los clústeres de microglía. De hecho, en estas estructuras se observó una expresión variable y altamente regulada de moléculas "On" y "Off" como TREM2, ApoE, Galectina-3, así como altos niveles de CD200R y CD45 y niveles variables de SIRP-α, y del receptor homeostático P2RY12. La sobreproducción de IL-6 demostró inhibir los niveles de CD47 en el núcleo facial, hecho que se acompañó por una promoción de un fenotipo microglial activado y más fagocítico que se podría relacionar con un aumento de la muerte de las FMNs. Por otro lado, la sobreproducción transgénica de la IL-10 ralentizó la activación microglial sin modificar los receptores "On" ni "Off" microgliales, pero indujo un incremento más temprano de los niveles de CD47. Así, este estudio demuestra que la señalización "Off" intenta contrarrestar la activación microglial y favorecer la regeneración de las FMNs, mientras que la molécula "On" TREM2 favorece la eliminación de restos de neuronas apoptóticas, promoviendo así una reparación eficiente. Además, este estudio destaca el papel decisivo del eje CD47-SIRPα en el control de la muerte de las FMNs e identifica la IL-10 como una citoquina que promueve la supervivencia de las FMNs a través de esta señalización. En conclusión, este estudio destaca la modulación de la señalización "On" y "Off" como un enfoque terapéutico potencial para promover la supervivencia neuronal y controlar la neuroinflamación. |
| Abstract: |
Microglial cells play a pivotal role during homeostasis and under neuroinflammatory conditions in the central nervous system (CNS). When they detect any disturbance, they rapidly become activated in a process called "microglial activation". One of the mechanisms involved in microglial activation is the "On/Off" signalling, which consists in the interaction of microglial "Off-receptors" (CD200R, CX3CR1, CD45 and CD47) with their corresponding neuronal ligands (CD200, CX3CL1, CD22 and SIRP-α). Any absence of these interactions, as well as de novo expression of "On" signals like TREM2, trigger microglial activation and phagocytosis. Once activated, microglial response to an injury and this response will be modulated by the microenvironment and the presence of molecules such as cytokines. Research carried out in our group showed that transgenic mice overproducing either pro-inflammatory interleukin (IL)-6 or anti-inflammatory IL-10 (GFAP-IL6Tg and GFAP-IL10Tg) showed reduced or increased facial motoneurons (FMNs) survival after facial nerve axotomy (FNA), respectively, compared to wild-type (WT) mice, together with changes in the microglial activation pattern. Hence, the main goal of this work was to determine if IL-6 or IL-10 overproduction were modifying "On/Off" signalling and triggering differences in microglial activation and neuronal survival after FNA. To address this aim, "On/Off" molecules (CD200-CD200R, CX3CL1-CX3CR1, CD22-CD45, CD47-SIRP-α and TREM2) were analysed by immunohistochemistry and flow cytometry techniques in non-lesioned (NL) and lesioned wild-type (WT), GFAP-IL6Tg and GFAP-IL10Tg mice. Our results showed that, in steady state, both FMNs and microglia displayed a constitutive expression of "Off" molecules while an inactive TREM2 expression pattern was detected. After FNA, TREM2 and all the "Off" signalling -with the exception of microglial CX3CR1 and CD47- were first upregulated in both FMNs and microglia, protecting injured FMNs. Later, FMNs downregulated "Off" neuronal signals, with the exception of CD47, and showed de novo expression of TREM2 ligands ApoE and Galectin-3. Concomitantly, microglial TREM2 expression peaked and the inhibitory phagocytic receptor SIRP-α was downregulated. Altogether, these changes eased microglial phagocytosis taking place in microglial clusters at the peak of FMNs death. Indeed, expression of "On" and "Off" signals in microglial clusters was intensely regulated, as shown by the exclusive expression of phagocytic receptors TREM2, ApoE and Galectin-3, high levels of the "Off" receptors CD45 and CD200R, and variable levels of SIRP-α and the homeostatic receptor P2RY12. TREM2 expression in microglial clusters promoted an efficient phagocytosis and reparatory microglial profile. Analysis of the effect of pro-inflammatory chronic IL-6 overproduction showed an inhibited upregulation of CD47 in the facial nucleus (FN) and a promotion of a more phagocytic and unresponsive microglial phenotype, with altered SIRP-α, CX3CR1 and CD45 expression and reduced TREM2 expression, all consistent with increased FMNs death. On the other hand, chronic overproduction of anti-inflammatory IL-10 slowed down microglial activation without modifying neither microglial "On" nor "Off" receptors, but induced CD47 upregulation in the FN at earlier time-points -related to the new formation of synaptic contacts-, which could result in the inhibition of microglial phagocytosis through SIRP-α mechanism. This study demonstrates that "Off" signalling attempted to protect altogether FMNs, while the "On" signal TREM2 facilitated injury damage clearance promoting an efficient reparation. In addition, this study outlines the decisive role of CD47-SIRPα axis in the control of FMNs death through microglial phagocytosis. In this sense, IL-10 has been identified as a cytokine to promote FMNs survival through CD47-SIRPα pathway. In conclusion, this study highlights the modulation of "On" and "Off" signalling as a potential therapeutic approach to protect neurons and control neuroinflammation. |
| Note: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Neurociències |
| Rights: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan aquestes es distribueixin sota la mateixa llicència que regula l'obra original i es reconegui l'autoria de l'obra original.  |
| Language: |
Anglès |
| Series: |
Programa de Doctorat en Neurociències |
| Document: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Subject: |
Micròglia ;
Microglía ;
Microglia ;
Neuroinflamació ;
Neuroinflamación ;
Neuroinflammation ;
Degeneració neuronal ;
Degeneración neuronal ;
Neuronal degeneration ;
Ciències de la Salut |
guest ::
dir.
