El artículo que presentamos esta vez es este.
Microglial-to-neuronal CCR5 signaling regulates autophagy in neurodegeneration
B. P. Festa, F. H. Siddiqi, M. Jimenez-Sanchez, H. Won, M. Rob, A. Djajadikerta, et al.
Neuron 2023
DOI: 10.1016/j.neuron.2023.04.006
Para explicarlo de forma sencilla…
- La microglía son células inmunitarias similares a los macrófagos que existen en el sistema nervioso central. Están ampliamente distribuidas dentro de los tejidos del cerebro y la médula espinal, y al captar y degradar sustancias extrañas y desechos celulares, desempeñan un papel importante en el mantenimiento y la reparación de la salud de las células nerviosas y en la regulación de las respuestas inflamatorias.
- Las neuronas son células nerviosas, una de las células fundamentales que componen el sistema nervioso. El sistema nervioso incluye el sistema nervioso central, como el cerebro y la médula espinal, así como el sistema nervioso periférico, y las neuronas existen en ambos. Las neuronas están compuestas por un cuerpo celular, dendritas, un axón, sinapsis, etc., y cumplen la función de transmitir información.
- La autofagia se refiere a una especie de sistema de reciclaje intracelular que descompone y reutiliza desechos como orgánulos, proteínas y citoplasma presentes dentro de la célula. La autofagia es conocida como uno de los mecanismos mediante los cuales las células responden a cambios ambientales como la deficiencia de nutrientes y el estrés, y participa en una variedad de funciones celulares. Si bien una autofagia excesiva puede destruir la función celular normal, se sabe que una autofagia insuficiente provoca diversos problemas, como la acumulación de desechos y la inducción de la muerte celular.
- La enfermedad de Huntington es una enfermedad neurodegenerativa hereditaria, con síntomas como trastornos del movimiento y deterioro de la función cognitiva. Se sabe que la mutación del gen Htt, el gen causante de la enfermedad de Huntington, provoca anomalías en la autofagia. Debido a la mutación del gen Htt, la regulación de la autofagia se vuelve insuficiente, y los desechos y las proteínas se acumulan dentro de la célula. Esta acumulación puede provocar la muerte de las células nerviosas y el deterioro funcional del sistema nervioso en la enfermedad de Huntington.
- Este artículo explica el papel de la microglía activada en la inhibición de la autofagia neuronal que es perjudicial para las neuronas. Las CCL-5/-4/-3 derivadas de la microglía activan el CCR5 neuronal para inhibir la autofagia neuronal, y el CCR5 y las CCL-3/-4/-5 aumentan en los cerebros de ratones con enfermedad de Huntington y tauopatía.
¿Cómo se llevó a cabo el experimento?
Es un experimento con animales utilizando ratones.
Los métodos utilizados en este artículo incluyeron:
- Generación de ratones MRFP-GFP-LC3 (semáforo (Tfl)). La generación de ratones semáforo (Tfl) implica la creación de ratones que han sido modificados mediante tecnología de ingeniería genética para introducir colorantes fluorescentes en células específicas de modo que dichas células puedan visualizarse. Esto hace posible estudiar el comportamiento y las interacciones de las células in vivo.
- LC3 está marcado con dos colores, MRFP en rojo y GFP en verde; esto se debe a que LC3 está doblemente etiquetado con GFP y proteína fluorescente roja (mRFP), lo que permite distinguir los autofagosomas no acidificados (rojo y verde = amarillo) de los autolisosomas acidificados (solo rojo). Dado que la fluorescencia de GFP se extingue más rápidamente cuando el pH lisosomal es bajo, se puede evaluar el flujo de autofagia. A continuación se da una explicación del flujo de autofagia.
- Subclonación de MRFP-GFP-LC3 desde pMRFP-EGFP-RLC3 hacia PCAGG mediante PCR. La subclonación es un tipo de tecnología de ingeniería genética que se refiere al trabajo de cortar un fragmento específico de ADN (como un gen o un promotor) e insertarlo en otro vector plasmídico. Esto hace posible extraer el gen de interés en una forma que puede utilizarse para la investigación o la modificación genética.
- Evaluación de los niveles de expresión de la proteína MRFP-GFP-LC3 mediante Western blot
- Mediante el blotting de cerebro, músculo y tejido, y mediante la criosección de tejido fresco congelado y la observación directa de los niveles de fluorescencia.
El flujo de autofagia es un indicador que muestra todo el proceso de la autofagia, y se utiliza para evaluar la dinámica de la descomposición y el reciclaje de los materiales intracelulares por la autofagia. La autofagia es un proceso fisiológico en el que, bajo condiciones de estrés o durante la deficiencia de nutrientes, las células descomponen y reciclan estructuras y proteínas intracelulares innecesarias o dañadas, reutilizando así energía y componentes.
La autofagia consta de los siguientes pasos principales.
- Formación del autofagosoma: se forma una estructura de doble membrana que envuelve las proteínas y los orgánulos intracelulares.
- Fusión con el lisosoma: el autofagosoma se fusiona con el lisosoma para formar un lisosoma autofágico (autolisosoma).
- Descomposición y reciclaje: dentro del lisosoma autofágico, el contenido es descompuesto por las enzimas lisosomales, y sus componentes se reutilizan dentro de la célula.
El flujo de autofagia puede medir la actividad y la eficiencia de la autofagia evaluando la serie de procesos desde la formación del autofagosoma hasta la descomposición y el reciclaje. Para evaluar el flujo de autofagia se utilizan métodos como el marcaje fluorescente de proteínas, el Western blotting y el análisis de la expresión génica.
¿Qué tipo de resultados se obtuvieron?
Los resultados de este estudio encontraron que la microglía activada inhibe la autofagia neuronal que es perjudicial para las neuronas. En este estudio, las CCL-5/-4/-3 derivadas de la microglía activaron el CCR5 neuronal para inhibir la autofagia neuronal. Los investigadores también encontraron que el CCR5 y las CCL-3/-4/-5 aumentan en los cerebros de ratones con enfermedad de Huntington y tauopatía, lo que indica que esta vía puede estar involucrada en la patogénesis de estas enfermedades.
Además, en este estudio se encontró que la administración de un fármaco que inhibe el CCR5 impidió la activación de mTORC1, la disminución de LC3-II y la acumulación de mHTT en células HeLa CCR5-GFP, lo que sugiere que dirigirse a esta vía puede convertirse en una posible estrategia terapéutica para las enfermedades neurodegenerativas.
¿Cuál es el futuro de esta investigación?
Las posibles direcciones incluyen investigar el papel del CCR5 en otras enfermedades neurodegenerativas, identificar otros factores que regulan la autofagia neuronal y explorar la posibilidad de dirigirse a esta vía como estrategia terapéutica para las enfermedades neurodegenerativas.
Sugiere que se necesita más investigación para determinar si este hallazgo puede aplicarse clínicamente.
Impresiones
La autofagia es un mecanismo extremadamente importante en la reparación de tejidos. Tengo mucho interés también en la participación de esta autofagia en la terapia con células madre y la terapia con exosomas. Creo que seguiré estudiándola más.
Resumen en inglés
Microglia-to-neuronal CCR5 signaling regulates autophagy in neurodegeneration
In neurodegeneration diseases, microglia switch to an activated state, which results in excessive secretion of pro-inflammatory factors. Our work aims to investigate how this paracrine signaling affects neuronal function. Here, we show that activated microglia mediate non-cell-autonomous inhibition of neuronal autophagy, a degenerative pathway critical for removal toxic, aggregate-prompt proteins accumulating in neurodegenerative disease. We found that the microglia-derived CCL-3/-4/-5 bind and activate neural CCR5, which in turn promotes mTORC1 activation and disrupts autophagy and aggregate-protein clearance. CCR5 and its cognate chemokines are upregulated in the brains of pre-manifesting mouse models for Huntington’s disease (HD) and tauopathy, suggesting a pathological role of this microglia-neuronal axis in the early phase of these disease. CCR5 upregulation is self-sustaining, as CCL5-CCR5 autophagy inhibition impairs CCR5 degradation itself. Finally, pharmacological or genetic inhibition of CCR5 rescues mTORC1 hyperactivation and autophagy dysfunction, which ameliorates HD and tau pathologies in mouse models.
2.62531017