| Data: |
2023 |
| Resum: |
Malgrat que Camilo Golgi va descriure les xarxes perineurals al segle XIX, l'interès per aquesta estructura no es va aparèixer fins fa pocs anys. Inicialment, el seu descobriment va ser rebutjat per Ramón y Cajal, qui va afirmar que les xarxes perineurals eren un artefacte de la preparació histològica de Golgi. En conseqüència, la seva investigació es va aturar fins que les tècniques histològiques van millorar i van permetre veure, de nou, aquestes estructures. Aquests avenços histològics van ajudar a comprendre la composició de les xarxes perineurals. No obstant això, no va ser fins al segle XXI, que la seva funció en el control dels processos de plasticitat i estabilitat va ser reportada. Després d'això, l'interès en aquestes xarxes va incrementar-se de forma exponencial i, en menys de 20 anys, les xarxes perineurals s'han relacionat amb diverses funcions del cervell sa i alterat. En canvi, les xarxes perineurals localitzades a la medul·la espinal no estan del tot descrites. Per això, aquesta tesi doctoral pretén entendre la funció de les xarxes perineurals espinals no només en condicions normals sinó que també després de lesió medul·lar i estudiar la seva implicació en la recuperació funcional. Hipotetitzem que el correcte funcionament de la medul·la espinal depèn de l'estabilitat dels seus circuits espinals, i per això, la preservació d'aquestes xarxes és fonamental. De fet, creiem que les alteracions en les xarxes perineurals després d'una lesió medul·lar poden contribuir en la plasticitat maladaptativa observada després de lesió. Per tant, si aconseguim revertir aquestes alteracions, a partir de teràpies activitat-dependents, la plasticitat maladaptativa podria ser modelada cap a recuperació funcional. En primer lloc, vam caracteritzar uns animals transgènics amb xarxes perineurals aberrants (Crtl1 KO) amb l'objectiu de determinar el paper de les xarxes perineurals espinals en la funció motora. Vam observar que les xarxes perineurals aberrants alteraven les sinapsis excitadores i canviaven les propietats fisiològiques de les motoneurones, tot incrementant l'excitabilitat espinal i produint alteracions motores. Després, vam voler saber si les xarxes perineurals espinals s'alteraven després d'una lesió medul·lar, tant a nivell cervical com lumbar. Mentre que les xarxes perineurals que envoltaven les motoneurones frèniques incrementaven el seu gruix després de lesió, les que envoltaven a les motoneurones lumbars el reduïen. Aquestes diferències es poden atribuir als diferents mecanismes plàstics iniciats després de lesió en cada circuit espinal. En el segon cas, la reducció de les xarxes perineurals lumbars va anar acompanyada d'hiperalgèsia i hiperreflèxia. L'aplicació d'una intensa rehabilitació no només va compensar la reducció de les xarxes sinó que també va promoure una millor recuperació funcional. La correlació entre alteració en les xarxes perineurals i la plasticitat maladaptativa va ser finalment atribuïda a una relació causa-efecte: després de lesionar la medul·la d'animals WT i transgènics (Crtl1 KO), la hiperalgèsia i hiperreflèxia observada en animals WT lesionats ja estava present en animals transgènics, en valors basals. Aquest descobriment suggereix que l'alteració de xarxes perineurals és suficient per a desencadenar les típiques alteracions funcionals trobades després d'una lesió medul·lar. En conclusió, els resultats d'aquesta tesi aporten nous coneixements sobre les xarxes perineurals. Aquesta nova informació pot afavorir el desenvolupament d'estratègies més específiques per tractar les lesions medul·lars i altres patologies neurològiques, on la preservació sinàptica i el control de la plasticitat són necessaris. |
| Resum: |
A pesar de que Camilo Golgi descubrió las redes perineurales en el siglo XIX, el interés por esta estructura no apareció hasta hace pocos años. Inicialmente, su descubrimiento fue rebatido por Ramón y Cajal, quien argumentó que las redes perineurales eran solo un artefacto de la preparación histológica de Golgi. Consecuentemente, su investigación se detuvo hasta que las técnicas histológicas avanzaron y permitieron ver, de nuevo, estas estructuras. Estos avances histológicos permitieron entender la composición de las redes perineurales. Sin embargo, no fue hasta el siglo XXI, que su función en el control de los procesos de estabilidad y plasticidad fue reportada. A partir de ahí, su interés incrementó exponencialmente y, en menos de 20 años, las redes perineurales han sido asociadas a varias funciones del cerebro sano y alterado. En cambio, las redes situadas en la medula espinal aún no están del todo descritas. Por ese motivo, esta tesis doctoral pretende entender la función de las redes perineurales espinales no solo en condiciones normales, sino que también después de una lesión medular y su implicación en la recuperación funcional. Hipotetizamos que el correcto funcionamiento de la medula espinal depende de la estabilidad de sus circuitos espinales, y por eso, la preservación de las redes perineurales es fundamental. Además, creemos que las alteraciones en estas redes a causa de una lesión medular pueden mediar la plasticidad maladaptativa observada después de lesión. Por lo tanto, si conseguimos revertir estas alteraciones, a través de diferentes terapias actividad-dependientes, la plasticidad maladaptativa puede ser moldeada hasta promover la recuperación funcional. En primer lugar, caracterizamos un animal transgénico con redes perineurales aberrantes (Crtl1 KO) con el objetivo de determinar el papel de estas redes en la función motora. Observamos que estas redes aberrantes alteraron las sinapsis excitadoras y cambiaron las propiedades fisiológicas de las motoneuronas, produciendo un aumento en la excitabilidad espinal y alteraciones motoras. Después, quisimos saber si las redes perineurales espinales cambiaban después de una lesión medular, tanto a nivel cervical como lumbar. Mientras que las redes perineurales situadas alrededor de las motoneuronas frénicas incrementaron su grosor después de lesión, las encontradas alrededor de las motoneuronas lumbares disminuyeron. Estas diferencias puedes ser atribuidas a los diferentes mecanismos plásticos iniciados después de lesión en cada circuito espinal. En el segundo caso, la reducción en las redes perineurales lumbares fue acompañada de hiperalgesia e hiperreflexia. La aplicación de una intensa rehabilitación física no solo compensó la reducción en las redes perineurales lumbares, sino que también promovió una mejora funcional. La correlación entre alteraciones en las redes perineurales y la plasticidad maladaptativa fue finalmente atribuida a una relación causa y efecto: después de lesionar la medula espinal de animales WT y transgénicos (Crtl1 KO), observamos que la hiperalgesia e hiperreflexia observada en los WT lesionados, ya estaba presente en los animales transgénico, en valores basales. Este descubrimiento sugiere que las alteraciones en las redes perineurales son suficientes para generar las alteraciones funcionales observadas después de lesión medular. Por lo tanto, los resultados de esta tesis aportan nuevos conocimientos sobre las redes perineurales. Esta nueva información puede favorecer el desarrollo de estrategias más específicas para tratar las lesiones medulares y otras patologías, donde se requiere mantener tanto la integridad de las sinapsis como controlar los procesos de plasticidad. |
| Resum: |
Despite Camilo Golgi described perineuronal nets (PNNs) in the 19th century, the interest in this structure was tempered until a few years ago. Initially, its discovery was controversially discussed and finally dismissed by Ramón y Cajal, who argued that PNNs were an artefact of Golgi's preparation. Consequently, PNN research was ceased until histological techniques improved and enabled researchers to visualize, again, PNNs. These advances help to understand PNNs composition, but it was not until the 21st century that the role of PNNs in plasticity-stability regulation was reported. Afterwards, the interest in PNNs exponentially increased and, in 20 years, PNNs have been linked to many other functions in the healthy and diseased brain. Nevertheless, PNNs located in the spinal cord are quite unknown, and many questions are still unanswered. Thus, the present doctoral thesis pretends to understand the role of spinal PNNs not only in normal conditions but also after spinal cord injury (SCI) and their implication in functional recovery. We hypothesize that the proper functioning of the spinal cord strongly depends on the stability of spinal circuits and therefore, PNNs' preservation is crucial. Indeed, we believe that alterations of spinal PNNs after a SCI can mediate some of the maladaptive plasticity observed after injury. Thus, reverting those PNN's changes through activity-dependent therapies, maladaptive plasticity might be shaped into functional recovery. Hence, we first deciphered the role of spinal PNNs in motor function characterizing transgenic mice with aberrant PNNs (Crtl1 KO mice). We observed that aberrant PNNs disrupted excitatory synapses and changed the physiological properties of motoneurons, overall increasing the excitability of spinal circuits and leading to motor impairment. Then, we wanted to know whether spinal PNNs were affected after a spinal cord injury, evaluating PNNs around disconnected cervical and lumbar spinal circuits. Interestingly, while PNNs around phrenic motoneurons increased their thickness after the injury, PNNs around lumbar motoneurons reduced it. These differences could be caused by the different plastic mechanisms initiated after injury in each circuit. In the thoracic SCI study, lumbar PNNs' reduction was accompanied by hyperalgesia and hyperreflexia. An intense activity dependent rehabilitation not only compensated PNNs' reduction but also promoted better functional recovery. The correlation between PNN alterations and maladaptive plasticity was eventually explained as a cause-effect relationship. After applying a thoracic SCI to WT and Ctrl1 KO mice, we observed that the hyperalgesia and hyperreflexia found in WT-injured mice were already present at basal levels in transgenic mice. This finding suggested that altered PNNs are enough to mimic the functional outcomes observed after SCI in WT mice. Collectively, the results of this thesis enhance the current knowledge of PNNs. This new data could facilitate the development of more targeted strategies to treat SCI and other neurological disorders, where both protection of synaptic integrity and controlled plasticity are needed. |
| Nota: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Neurociències |
| Drets: |
L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons:  |
| Llengua: |
Anglès |
| Col·lecció: |
Programa de Doctorat en Neurociències |
| Document: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Matèria: |
Xarxes perineurals ;
Redes perineurales ;
Perineuronal nets ;
Lesió medul·lar ;
Lesión medular ;
Spinal cord injury ;
Plasticitat ;
Plasticidad ;
Plasticity ;
Ciències de la Salut ;
616.8 |
visitant ::
identificació
dir.
