Successfully reported this slideshow.
Mecanismos celulares de la Neuroinflamación<br />Guadalupe Mengod<br />Departamento de Neuroquímica y Neurofarmacología<br...
¿Qué es la neuroinflamación?<br />La inflamación es la compleja respuesta biológica de los tejidos vascularizados a herida...
Neuroinflamación<br />Elementos celulares importantes que intervienen en la neuroinflamación:<br /><ul><li> 	La barrera he...
 	Células T
 	Microglía/macrófago
 	Astroglía</li></li></ul><li>BHE: definición<br />La BHE es el mediador clave entre la circulación periférica y el cerebr...
10-20 m2 de superficie</li></ul>Ceccheli et al, 2007<br />
BHE: definición<br />Ahora se acepta que existen varias barreras hematoencefálicas. <br />Epitelio Aracnoide<br />Ransohof...
BHE: composición celular<br />La BHE está formada por :<br /><ul><li>Células endoteliales alrededor de los capilares que t...
Elementos perivasculares:
Astrocitos (modulan el fenotipo de la BHE)
Neuronas perivasculares
Pericitos</li></ul>Unidad neurovascular<br />La entrada de moléculas en el cerebro está estrechamente regulada e influenci...
BHE : Tight Junctions<br />Tight Junctions en células endoteliales<br /><ul><li>Las “tight junctions” son estructuras diná...
Hacen inaccesible el cerebro a moléculas polares que la han de atravesar por mecanismos de transporte.
Las proteínas de las TJ cambian de expresión, localización subcelular, modificaciones postraduccionales e interacciones pr...
BHE : ¿cómo funciona?<br /><ul><li>Creación de un microambiente estable que asegura el disparo de las neuronas y propagaci...
La BHE tiene relevancia clínica excepcional ya que su ruptura produce patologías graves.
Impide la entrada de algunos fármacos en el cerebro
La presencia de enzimas intra y extracelulares (MAO, fosfatasa alcalina, peptidasas, cyt P450) le confiere actividad metab...
Glucosa
Micronutrientes
Electrolitos
Hormonas
Péptidos</li></ul>Desai et al, 2007<br />
BHE : ¿cómo funciona?<br />De especial interés para el diseño de estrategias  de entrada de fármacos en el SNC es la prese...
La P-glycoprotein,
Bombea en sentido contrario moléculas lipofílicas desde el cerebro o desde las células endoteliales a la sangre.
Es una parte funcional de la BHE ya que los ratones KO muestran una sensibilidad aumentada a fármacos de la circulación y ...
BHE : alteraciones en enfermedades<br />Fallo de la BHE es un incidente crucial en el desarrollo y progresión de varias en...
ischemic stroke
traumatic brain injury
Apertura de la BHE
Esclerosis múltiple
No tan claro en otras enfermedades neurodegenerativas
Parkinson
Alzheimer</li></li></ul><li>BHE : alteraciones en enfermedades<br />Rutas de entrada de leucocitos en el cerebro<br />Rans...
Las células gliales en el sistema nervioso central<br />La neuroglia, está formada principalment por tres tiposcellulares:...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

RAI XXIV.07.Neuroinflamacion

2,400 views

Published on

Instituto Nacional de Psiquiatría (México)
XXIV Reunión Anual de Investigación
6 de octubre del 2009
Mecanismos Celulares de la Neuroinflamación
Presenta: Dra. Guadalupe Mengod

Published in: Health & Medicine
  • Be the first to comment

RAI XXIV.07.Neuroinflamacion

  1. 1. Mecanismos celulares de la Neuroinflamación<br />Guadalupe Mengod<br />Departamento de Neuroquímica y Neurofarmacología<br />Instituto de Investigaciones Biomédicas de Barcelona (IIBB)<br />CSIC <br />XXIV Reunión Anual del Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente <br />Mexico DF Octubre 2009<br />
  2. 2. ¿Qué es la neuroinflamación?<br />La inflamación es la compleja respuesta biológica de los tejidos vascularizados a heridas o infecciones. Del latín inflammare (prender fuego) se definió históricamente por los síntomas clínicos de dolor, enrojecimiento, calor, hinchazón y pérdida de función<br />La reacción inflamatoria que caracteriza a muchas enfermedades neurodegenerativas se denomina “NEUROINFLAMACIÓN” e intervienen componentes del sistema immunológico.<br />
  3. 3. Neuroinflamación<br />Elementos celulares importantes que intervienen en la neuroinflamación:<br /><ul><li> La barrera hematoencefálica
  4. 4. Células T
  5. 5. Microglía/macrófago
  6. 6. Astroglía</li></li></ul><li>BHE: definición<br />La BHE es el mediador clave entre la circulación periférica y el cerebro<br />La BHE es una barrera endotelial activa y selectiva presente en los capilares en el cerebro<br />Capilares cerebrales humanos representan la mayor superficie entre la interfase sangre-SNC<br /><ul><li>650 Km de longitud
  7. 7. 10-20 m2 de superficie</li></ul>Ceccheli et al, 2007<br />
  8. 8. BHE: definición<br />Ahora se acepta que existen varias barreras hematoencefálicas. <br />Epitelio Aracnoide<br />Ransohof et al, 2003<br />Abbot 2005<br />
  9. 9. BHE: composición celular<br />La BHE está formada por :<br /><ul><li>Células endoteliales alrededor de los capilares que tienen tight junctions, rodeadas por una membrana basal continua
  10. 10. Elementos perivasculares:
  11. 11. Astrocitos (modulan el fenotipo de la BHE)
  12. 12. Neuronas perivasculares
  13. 13. Pericitos</li></ul>Unidad neurovascular<br />La entrada de moléculas en el cerebro está estrechamente regulada e influenciada por los componentes celulares de la Unidad Neurovascular.<br />Ceccheli et al, 2007<br />
  14. 14. BHE : Tight Junctions<br />Tight Junctions en células endoteliales<br /><ul><li>Las “tight junctions” son estructuras dinámicas.
  15. 15. Hacen inaccesible el cerebro a moléculas polares que la han de atravesar por mecanismos de transporte.
  16. 16. Las proteínas de las TJ cambian de expresión, localización subcelular, modificaciones postraduccionales e interacciones proteína-proteína en condiciones fisiológicas y patológicas.</li></ul>Hawkins and Davis 2005<br />
  17. 17. BHE : ¿cómo funciona?<br /><ul><li>Creación de un microambiente estable que asegura el disparo de las neuronas y propagación del potencial de acción.
  18. 18. La BHE tiene relevancia clínica excepcional ya que su ruptura produce patologías graves.
  19. 19. Impide la entrada de algunos fármacos en el cerebro
  20. 20. La presencia de enzimas intra y extracelulares (MAO, fosfatasa alcalina, peptidasas, cyt P450) le confiere actividad metabólica.</li></ul>En la BHE hay transportadores para <br /><ul><li>Aminoácidos
  21. 21. Glucosa
  22. 22. Micronutrientes
  23. 23. Electrolitos
  24. 24. Hormonas
  25. 25. Péptidos</li></ul>Desai et al, 2007<br />
  26. 26. BHE : ¿cómo funciona?<br />De especial interés para el diseño de estrategias de entrada de fármacos en el SNC es la presencia en la BHE de sistemas de transporte de eflujos.<br /><ul><li>Entrada de nutrientes esenciales, glucosa,aminoácidos o moléculas relacionadas como L-DOPA, hay proteínas de membrana específicas presentes en la membrana de las células endoteliales.
  27. 27. La P-glycoprotein,
  28. 28. Bombea en sentido contrario moléculas lipofílicas desde el cerebro o desde las células endoteliales a la sangre.
  29. 29. Es una parte funcional de la BHE ya que los ratones KO muestran una sensibilidad aumentada a fármacos de la circulación y toxinas que se quedan acumuladas en el cerebro a niveles más elevados de lo normal.</li></ul>Desai et al, 2007<br />
  30. 30. BHE : alteraciones en enfermedades<br />Fallo de la BHE es un incidente crucial en el desarrollo y progresión de varias enfermedades del SNC<br /><ul><li>Aumento en su permeabilidad
  31. 31. ischemic stroke
  32. 32. traumatic brain injury
  33. 33. Apertura de la BHE
  34. 34. Esclerosis múltiple
  35. 35. No tan claro en otras enfermedades neurodegenerativas
  36. 36. Parkinson
  37. 37. Alzheimer</li></li></ul><li>BHE : alteraciones en enfermedades<br />Rutas de entrada de leucocitos en el cerebro<br />Ransohoff et al . Nat Rev Immunol 2003<br />
  38. 38. Las células gliales en el sistema nervioso central<br />La neuroglia, está formada principalment por tres tiposcellulares: oligodendroglía, astroglía y microglía. Constituyen un sistema trófico y de soporte para las neuronas.<br />Oligodendroglía: responsable de la producción y mantenimiento de la mielina en los axones del SNC. Presentan menos prolongaciones y ramificaciones que los astrocitos<br />Astroglía:Secretan factores que modulan neuronas y las otras neuroglías.<br />Microglía: Se encuentra en todo el SNC y constituye el sistema immunitario local del cerebro. Tienen capacidad de migrar, fagocitar y producir respuestas inflamatorias, liberando diversos factores que modulan la actividad neuronal.<br />
  39. 39. Estados de la microglía<br />Resting: quiescentes tienen una morfología ramificada que se adapta a su microambiente. También tienen una morfología nuclear característica con mucha heterocromatina<br />Activated but non-phagocytic: activada o reactiva. En respuesta a una agresión neuronal subletal. Se vuelve hipertrófica. Prolifera pero no fagocita.<br />Activated phagocytic: activada ameboide. En respuesta a una agresión neuronal letal. Son los macrófagos del cerebro (pueden expresar marcadores específicos de macrófagos como el ED1.<br />
  40. 40. Los tres estados de la microglía: características<br />-<br />+<br />+<br />-<br />+<br />+<br />-<br />+<br />+<br />-<br />-<br />-<br />+<br />++<br />++<br />-<br />-<br />-/+<br />+<br />++<br />++<br />-<br />+<br />+<br />-/+<br /> +<br /> +<br />-/+<br /> +<br /> +<br />-<br />+<br />+<br />activada<br />quiescente<br />fagocítica<br />Proliferación …………………………………………… <br />Migración………………………………………………. <br />Vimentina ……………………………………………... <br />GFAP ………………………………………………….. <br />Griffonia simplicifolia B4-isolectina …………………. <br />Marcadores de macrófagos (ED1, ED2,OX-41) ….. <br />Receptor de complemento CR3 (OX-42) ………….. <br />Antígeno MHC classe I (OX-18) ……………………. <br />Antígeno MHC classe I (OX-6) ……………………… <br />Antígeno CD4 (W3/25) ………………………………. <br />Antígeno común de los leucocitos (OX-1) …………. <br />
  41. 41. Modelos de activación de la microglía<br />Perry et al Nat Rev Immunol 2007<br />
  42. 42. Modelos de activación de la microglía<br />Perry et al Nat Rev Immunol 2007<br />
  43. 43. Neuroinflamación-Activación microglial<br />Microglía quiescente<br />(ramificada)<br />Incremento de la<br />fagocitosis<br />Lesión, infecciones,desequilibrios en la homeostasis del calcio, etc.<br />Microglía activada<br />(ameboide)<br />Incremento<br /> de la proliferación<br />Liberación de citocinas<br />(IL-1, IL-1, IL-6,TNF-)<br />Expresión de iNOS<br /> y liberación de<br />substancies neurotóxicas<br />NO, ROS...<br />Expresión de receptores <br />de membrana<br />(molécules MHC, receptores del <br />sistema del complemento)<br />Migración al<br />foco de inflamación<br /> o de daño<br />Activación de factores <br />de transcripción<br />(NFB)<br />
  44. 44. Células y neuroinflamación<br />Popovich and Longbrake (2008) Nat Rev Nsc<br />
  45. 45. Phosphodiesterase<br />cAMP or cGMP<br />AMP or GMP<br />The PDE superfamily consists of 11 members of which PDE4, 7 and 8 specifically hydrolyze cAMP <br />
  46. 46. Alterations in mRNA expression during neuroinflammation<br />
  47. 47. cAMPlevels<br />Inflammatoryreaction<br /> cAMP<br /> inhibition <br />function of cells involved <br /> in immune response<br />release of proinflammatory mediators<br />Molecular regulation of cAMP signaling in neuroinflammation<br />cAMP-PDEs inhibition<br />(PDE4, PDE7 y PDE8)<br />Beavo 2001<br />
  48. 48. PDEs en Inflamación<br />Respuesta Antiinflamatoria<br />AMPc<br />Inhibidores PDE<br />Inhibidores selectivos PDE4<br />Rolipram<br /><ul><li>Supresión o estimulación de citocinas
  49. 49. Inhibición producción TNF
  50. 50. PDE4B implicada en la respuesta inflamatoria inducida por LPS en células inmunes (Jin et al., 2005).
  51. 51.  PDE4B2 en cerebro de rata en un modelo animal de Esclerosis Múltiple (EAE) (Reyes-Irisarri et al., 2007).</li></li></ul><li>Inhibition of the PDE4-family<br />Selective inhibition, both in vitro and in vivo, of PDE4 has several proven anti-inflammatory effects (Banner and Trevethick, 2004) <br />
  52. 52. LPS<br />TNF<br />AMPc<br />(+ PDE inh)<br />Ratón wt<br />LPS<br />LPS<br />TNF<br />TNF<br />= rata<br /> control<br />90%<br />PDE4B knock out<br />PDE4D knock out<br />Inflamación inducida por LPS<br />LPS<br />TNF<br />Ratón wt<br />Jin and Conti, 2005<br />
  53. 53. Esclerosis múltiple<br />Enfermedad inflamatoria neurodegenerativa caracterizada por la desmielinización de haces de nervios en el SNC. Los síntomas dependen del lugar de la lesión, pero incluyen pérdida sensorial, debilidad en los músculos de las piernas, dificultades de hablar , falta de coordinación, mareos.<br />‘tHart et al, Trends Mol Med 2009<br />
  54. 54. Esclerosis múltiple<br />Marcadores neuropatológicos: <br /><ul><li>La placa desmielinizada
  55. 55. Infiltrados de células inmunes en el parénquima cerebral</li></ul>Área hipocelular caracterizada por <br /><ul><li> pérdida de mielina
  56. 56. axones relativamente preservados
  57. 57. formación de cicatrices de astrocitos</li></ul>Imagen de Resonancia Magnética de una paciente de 25 años con EM, con lesiones múltiples en sustancia blanca del área periventricular<br />Noseworthy et al., (2000) New Engl J Med<br />Han et al., (2008) Nature<br />
  58. 58. Esclerosis múltipleTipos de placas: activas e inactivas<br /> pons humano<br />glia/M<br />Imm CD45<br />Mielina<br />Luxol fast blue periódic acid-schift<br />Placa activa (nueva formación)<br />Placa inactiva<br />Mielina<br />Myelin Heidenhain<br />M<br />Nissl<br />Prineas etal .1993 Ann Neurol<br />
  59. 59. PDE4 y neuroinflamación<br />Modelos animales de neuroinflamación<br /><ul><li>Encefalomielitis autoimmune experimental, EAE, inducida en ratas y ratones como modelo animal de esclerosis múltiple.
  60. 60. Neuroinflamación inducida por LPS en ratas y ratones.</li></li></ul><li>PDE4 y EAE<br />Encephalomielitis autoimmune experimental : EAE <br /><ul><li>Utilizado como modelo animal de esclerosis múltiple .
  61. 61. Enfermedad neuroinflamatoria inducida por inmunización activa contra la mielina en animales genéticamente susceptibles. Los animales se califican entre 1 y 5 según los síntomas clínicos.
  62. 62. Caracterizada por infiltrados celulares, células T, macrófagos y células B en la médula espinal y el cerebro.
  63. 63. Tratamiento con inhibidores de PDE4 reducen la EAE así como el número de infiltrados y altera el perfil temporal de expresión de las citocinas proinflamatorias. </li></li></ul><li>PDE4 y EAE<br />PDE4B mRNA splicing variants expression in EAE rats<br />Control<br />T-cells <br />10 days p.i.<br />PDE4B2/ dig TcR<br />T-cells (CD3)<br />PDE4B2<br />PDE4B1<br />13 days p.i.<br />PDE4B mRNA splicing variants<br />in EAE 13 days p.i.<br />Macrophages/Microglia <br />PDE4B2/ dig PAFR<br />Microglia (CD68)<br />PDE4B4<br />PDE4B3<br />PDE4B mRNA<br />Reyes-Irrisari et al, 2007 <br />
  64. 64. PDE4 y neuroinflamación<br />Modelos animales de neuroinflamación<br /><ul><li>Encefalomielitis autoimmune experimental, EAE, inducida en ratas y ratones como modelo animal de esclerosis múltiple.
  65. 65. Neuroinflamación inducida por LPS en ratas y ratones.</li></li></ul><li>Modelo neuroinflamación por LPS <br /><ul><li>Expresión de marcadores inflamatorios.</li></ul>Control<br />24h<br />Control<br />3h<br />COX-2<br />Astrogliosis<br />IL-1β<br />Activación <br />endotelial<br />
  66. 66. Modelo neuroinflamación por LPS <br /><ul><li>Expresión de marcadores inflamatorios.</li></ul>Activación microglial<br />
  67. 67. Modelo neuroinflamación por LPS <br /><ul><li>Cambios de expresión a nivel de ARNm de PDE4.</li></ul>PDE4B<br />PDE4B2<br />PDE4B3<br />Control<br />3h<br />8h<br />
  68. 68. Modelo neuroinflamación por LPS <br /><ul><li>Cambios de expresión a nivel de ARNm de PDE4.</li></ul>PDE4B<br />PDE4B2<br />PDE4B3<br />Control<br />3h<br />8h<br />
  69. 69. Modelo neuroinflamación por LPS <br /><ul><li> Caracterización celular de los cambios de expresión por LPS.</li></ul>PDE4B3<br />PDE4B2<br />25%<br />Oligodendrocitos<br />Endotelio<br />Microglía<br />Neuronas<br />Astrocitos<br />Astrocitos<br />
  70. 70. PDE4 y neuroinflamación<br />Conclusions<br />PDE4B2 en células endoteliales, microgñia y astrocitos.<br />PDE4B3 en oligodendrocitos, astrocitos y neuronas.<br />PDE4B2 en microglia y células T.<br />PDE4 está involucrado en procesos neuroinflamatorios y constituye una clara diana terapeútica para el desarrollo de fármacos. <br />Dissect the cAMP role in EAE and neuroinflammation by analyzing the induction of EAE in transgenic mouse lines for some of the molecules involved in cAMP signaling.<br />
  71. 71. Grupo de Neurofarmacología Molecular<br />Emily Johansson<br />Cristina Sanabra<br />Giuseppe Mocci<br />Anna García Miralles<br />Rocío Rodríguez<br />Silvia Serrano<br />Rocío Martín<br />Dra. Elisabet Reyes<br />Dra. Patricia de Gortari<br />Dr Julián de Almeida<br />Dra. Roser Cortés<br />Dra. M.Teresa Vilaró<br />Prof. Guadalupe Mengod<br />Financiación: CICYT, CIBERNED, MARATÓ TV3, FIS.<br />

×