Implicación de las células gliales de microglía y astroglía en los procesos de aprendizaje y memoria de reconocimiento de objetos

Programa de Doctorado en NeurocienciasCambios de eficiencia sináptica y síntesis de nuevas moléculas en las neuronas constituyen la base para explicar la conversión de una memoria lábil en una memoria duradera durante un proceso conocido como consolidación. Esta memoria duradera puede recuperar su estado lábil si es reactivada y posteriormente recobrar su persistencia en un proceso denominado reconsolidación. De esta manera, una memoria previamente consolidada puede ser reforzada o incluso actualizada con nueva información, según sea reactivada en ausencia o en presencia de novedad respectivamente. Tradicionalmente, los estudios sobre aprendizaje y memoria han sido diseñados para desentrañar el papel neuronal en estos procesos. Sin embargo, investigaciones recientes han demostrado la participación de células gliales en funciones hasta hace poco desconocidas. Por ello, nuestro objetivo en este trabajo es estudiar la posible implicación de las células gliales, especialmente microglía y astroglía, en los procesos de adquisición, consolidación y reconsolidación de la memoria. Las células microgliales son muy activas, capaces de responder a cambios en el espacio extracelular. Usando sistémicamente minociclina, un inhibidor de la activación microglial, demostramos que la microglía no es necesaria para la adquisición de nueva información ni para el refuerzo de memorias ya almacenadas de reconocimiento de objetos (RO). Sin embargo, la consolidación de nueva información adquirida, así como la actualización de memorias de RO previamente almacenadas, requieren de la activación microglial. Estos resultados correlacionan con un aumento en el tamaño celular de la población microglial, marcada con EGR-1 en el hipocampo, tras sesiones de entrenamiento y reactivación con novedad de RO. Tales cambios de área no suceden cuando administramos minociclina justo después de las sesiones mencionadas anteriormente. Además, demostramos que la activación de la microglía es requerida para la adecuada expresión de c-Fos en el hipocampo, un trazador de cambio de actividad neuronal, tras el entrenamiento y la reactivación con novedad de RO. Todo ello, sugiere que la microglía, a través de la regulación de la actividad neuronal, participa en el almacenamiento duradero de nueva información como nueva memoria o recuerdo actualizado. Por último, la administración junto con minociclina de D-serina, un transmisor ligado a la actividad de los astrocitos que actúa como coagonista del receptor NMDA, revierte las alteraciones cognitivas y las modificaciones en la activación neuronal provocadas por la inhibición de la activación microglial. Es interesante remarcar que la D-serina no recupera el incremento de tamaño que se produce en las células microgliales EGR-1+ en los procesos de incorporación de nueva información. Estos datos apuntan a que la acción que ejerce la D-serina exógena, simula un paso posterior a la activación de la microglía durante la formación y actualización de la memoria. Nuestros resultados sugieren que la microglía, la astroglía y las neuronas cooperan en el almacenamiento de nueva información de RO. En ese sentido, la activación microglial precedería a la liberación de D-serina por los astrocitos, que regularía el cambio de actividad neuronal en el hipocampo a través de los receptores NMDA. Estos resultados relacionan a la glía (microglía y astrocitos) con los procesos cognitivos que dependen del hipocampo.Universidad Pablo de Olavide. Departamento de Fisiología, Anatomía y Biología CelularPostprin

Postnatal Proteasome Inhibition Induces Neurodegeneration and Cognitive Deficiencies in Adult Mice: A New Model of Neurodevelopment Syndrome

Defects in the ubiquitin-proteasome system have been related to aging and the development of neurodegenerative disease, although the effects of deficient proteasome activity during early postnatal development are poorly understood. Accordingly, we have assessed how proteasome dysfunction during early postnatal development, induced by administering proteasome inhibitors daily during the first 10 days of life, affects the behaviour of adult mice. We found that this regime of exposure to the proteasome inhibitors MG132 or lactacystin did not produce significant behavioural or morphological changes in the first 15 days of life. However, towards the end of the treatment with proteasome inhibitors, there was a loss of mitochondrial markers and activity, and an increase in DNA oxidation. On reaching adulthood, the memory of mice that were injected with proteasome inhibitors postnatally was impaired in hippocampal and amygdala-dependent tasks, and they suffered motor dysfunction and imbalance. These behavioural deficiencies were correlated with neuronal loss in the hippocampus, amygdala and brainstem, and with diminished adult neurogenesis. Accordingly, impairing proteasome activity at early postnatal ages appears to cause morphological and behavioural alterations in adult mice that resemble those associated with certain neurodegenerative diseases and/or syndromes of mental retardation