Diferencias sexuales y regulación de la ruta de Notch durante la gliosis reactiva

Abstract

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Molecular. Fecha de lectura: 23-03-2015Glial cells are responsible of homeostasis maintenance in the central nervous system (CNS). When facing a harmful stimulus in the CNS, glial cells generate a spatiotemporally organized response, known as reactive gliosis, which main objective is to protect endangered or stressed cells. However, and given that reactive gliosis also implies inflammatory processes, its fine regulation is essential to prevent the chronification of neuroinflammation. Chronic inflammation in the CNS underlies as the main characteristic of several neurodegenerative diseases, in which sex differences in their incidence or progression have been detected. In the first part of the present work sex differences in reactive gliosis were studied, given their possible role in the generation of sex differences in neuroinflammatory or neurodegenerative diseases. In the cortical stab wound injury model no sex differences were found in the number or reactive status of astroglia, but astrocytes from males expressed CCL2 (involved in immune cells recruitment and glial reactivity) in a higher frequency than astrocytes from females. In the closest area to the wound edge males presented more microglial cells than females and those cells from males displayed a more neuroprotective-biased profile than microglia from females. These differences in the glial response to the injury were accompanied by a higher neuronal survival in males than in females. In order to deeply analyze the molecular causes of sex differences in glial response, an in vitro model of lipopolysaccharide (LPS)-induced astrogliosis was used. In that model, we studied the Notch signaling pathway regulation by LPS and by different neuroprotective hormones, such as estrogens, progesterone and the insulinlike growth factor 1 (IGF-1). LPS downregulated the Notch signaling pathway, acting through two different molecular mechanisms. These effects were completely reverted by IGF-1, whereas estrogenic compounds were only able to revert part of them. Notch pathway is not involved in proinflammatory cytokines production, nor in the morphological changes, neither in the proliferative effects of astrocytes exposed to LPSLas células de glía son las encargadas del mantenimiento de la homeostasis en el sistema nervioso central (SNC). Ante un estímulo lesivo, estas células emiten una respuesta organizada espaciotemporalmente, conocida como gliosis reactiva, cuya función principal es la protección de las células en riesgo. Sin embargo, la gliosis reactiva también incluye procesos inflamatorios, por lo que su regulación fina es imprescindible para evitar la cronificación de la neuroinflamación. La inflamación crónica del SNC subyace como principal característica de muchas enfermedades neurodegenerativas, en las que se han detectado diferencias sexuales en incidencia y progresión. En la primera parte de este trabajo estudiamos las diferencias sexuales en la gliosis reactiva, como posible factor relevante en la génesis de las diferencias sexuales en las enfermedades neuroinflamatorias y/o neurodegenerativas. En un modelo de lesión cortical penetrante no se encontraron diferencias en el número o reactividad de la astroglía; pero los astrocitos de machos expresaban en mayor proporción CCL2, proteína que regula el reclutamiento de células del sistema inmunológico y la reactividad glial. En la zona más próxima a la lesión los machos mostraban una mayor cantidad de células de microglía, y con características propias de un perfil más neuroprotector (menos proinflamatorio) que la microglía de hembras. Estas diferencias en la zona próxima a la lesión fueron acompañadas de una mayor supervivencia neuronal en machos que en hembras. Con el objetivo de profundizar en las causas moleculares de las diferencias sexuales en la respuesta glial se empleó un modelo de astrogliosis in vitro inducida por el lipopolisacárido bacteriano (LPS). En dicho modelo se estudió la regulación de la ruta de Notch por parte del LPS, y de diversas hormonas con funciones neuroprotectoras como los compuestos estrogénicos, la progesterona y el factor de crecimiento insulínico tipo 1 (IGF-1). El LPS redujo la actividad de la ruta de Notch mediante dos mecanismos moleculares distintos; el IGF-1 revirtió totalmente, y los compuestos estrogénicos parcialmente, los efectos del LPS sobre la ruta. Dicha ruta no media la producción de citoquinas proinflamatorias, ni los cambios morfológicos, ni la proliferación de los astrocitos expuestos al estímulo inflamatori