Browsing by Author "Fernández Calle, Rosalía"

La neuroinflamación persistente en el sistema nervioso central (SNC) se ha postulado como uno de los procesos cerebrales que subyacen en diversas patologías centrales, como las enfermedades neurodegenerativas o la isquemia. Asimismo, el abuso de diversas sustancias, incluido el alcohol, también está asociado con el desequilibrio de la homeostasis del SNC y el desarrollo de neuroinflamación. Actualmente, continúa la búsqueda de tratamientos más efectivos para disminuir el consumo excesivo de alcohol y los efectos nocivos asociados al mismo, incluidos los efectos neurotóxicos de esta droga, relacionados con su capacidad para producir neuroinflamación. Por este motivo, el descubrimiento de nuevos factores capaces de modular la neuroinflamación y que participen en enfermedades centrales que cursan con componente inflamatorio como el alcoholismo, sería relevante para la identificación de nuevas dianas para el tratamiento de diversas patologías del SNC. En este sentido, las citoquinas pleiotrofina (PTN) y midkina (MK) se sobreexpresan en la corteza cerebral de pacientes alcohólicos y en la corteza prefrontal de ratones tratados con alcohol. En estudios previos se demostró que los ratones knock-out de PTN (Ptn-/-) y de MK (Mk-/-) son más vulnerables a los efectos reforzadores del alcohol, mientras que estos se encuentran disminuidos o incluso ausentes en el ratón transgénico que sobre expresa PTN en la corteza prefrontal e hipocampo (Ptn-Tg). Por otra parte, se ha demostrado que estas citoquinas se encuentran implicadas en la neuroinflamación desencadenada por distintos estímulos como la administración de anfetamina o por otras patologías como las enfermedades neurodegenerativas. La PTN y la MK son inhibidores endógenos del receptor RPTPβ/ζ (receptor proteína fosfatasa de tirosinas β/ζ, también conocido como PTPRZ1). Ambas citoquinas inactivan la actividad fosfatasa de este receptor y, como resultado, incrementan los niveles de fosforilación de los sustratos de RPTPβ/ζ. Todo esto nos llevó a plantearnos la hipótesis de que la PTN y la MK podrían ser nuevos factores moduladores de la neuroinflamación en distintos contextos patológicos y que la utilización de inhibidores farmacológicos de RPTPβ/ζ debería reproducir las acciones centrales de PTN y MK y, así, limitar los efectos reforzadores del alcohol y su consumo. Para probar esta hipótesis, esta tesis engloba estudios in vitro e in vivo, modelos de animales genéticamente modificados (GEMMs) de inactivación de PTN o MK endógenas y de sobreexpresión de PTN, así como el uso de inhibidores de RPTPβ/ζ que mimetizan la actividad de la PTN y la MK sobre este receptor. Por una parte, los datos obtenidos en este trabajo demuestran que la expresión endógena de PTN y MK modula la respuesta astrocítica y la activación microglial inducidas por el lipopolisacárido (LPS) y que la sobreexpresión cerebral de PTN potencia la neuroinflamación en este modelo de endotoxemia. Por otro lado, demostramos por primera vez que MY10 y MY33-3, compuestos inhibidores de RPTPβ/ζ, disminuyen significativamente el consumo de alcohol en ratones en un modelo de consumo por atracón (DID, drinking in the dark) y bloquean el condicionamiento preferencial al sitio inducido por el alcohol, probablemente a través de la capacidad de estos inhibidores de activar ALK (anaplastic lymphoma kinase), un substrato de RPTPβ/ζ. Por lo tanto, los datos aquí recopilados demuestran por primera vez que la PTN es un potente regulador de la neuroinflamación y abren la posibilidad de modular la vía de señalización PTN/MK/RPTPβ/ζ como nueva estrategia terapéutica para el tratamiento de trastornos por consumo excesivo de alcohol y de otras patrologías que cursen con componente neuroinflamatorio.

Pleiotrophin (PTN) is a cytokine involved in nerve tissue repair processes, neuroinflammation and neuronal survival. PTN expression levels are upregulated in the nigrostriatal pathway of Parkinson’s Disease (PD) patients. We aimed to characterize the dopaminergic injury and glial responses in the nigrostriatal pathway of mice with transgenic Ptn overexpression in the brain (Ptn-Tg) after intrastriatal injection of the catecholaminergic toxic 6-hydroxydopamine (6-OHDA) at a low dose (5 μg). Ten days after surgery, the injection of 6-OHDA induced a significant decrease of the number of tyrosine hydroxylase (TH)-positive neurons in the substantia nigra and of the striatal TH contents in Wild type (Wt) mice. In contrast, these effects of 6-OHDA were absent in Ptn-Tg mice. When the striatal Iba1 and GFAP immunoreactivity was studied, no statistical differences were found between vehicle-injected Wt and Ptn-Tg mice. Furthermore, 6-OHDA did not cause robust glial responses neither on Wt or Ptn-Tg mice 10 days after injections. In metabolomics studies, we detected interesting metabolites that significantly discriminate the more injured 6-OHDA-injected Wt striatum and the more protected 6-OHDA-injected Ptn-Tg striatum. Particularly, we detected groups of metabolites, mostly corresponding to phospholipids, whose trends were opposite in both groups. In summary, the data confirm lower 6-OHDA-induced decreases of TH contents in the nigrostriatal pathway of Ptn-Tg mice, suggesting a neuroprotective effect of brain PTN overexpression in this mouse model of PD. New lipid-related PD drug candidates emerge from this study and the data presented here support the increasingly recognized “lipid cascade” in PD.

Pleiotrophin (PTN) and Midkine (MK) are neurotrophic factors that are upregulated in the prefrontal cortex after alcohol administration and have been shown to reduce ethanol drinking and reward. PTN and MK are the endogenous inhibitors of Receptor Protein Tyrosine Phosphatase (RPTP) β/ζ (a.k.a. PTPRZ1, RPTPβ, PTPζ), suggesting a potential role for this phosphatase in the regulation of alcohol effects. To determine if RPTPβ/ζ regulates ethanol consumption, we treated mice with recently developed small-molecule inhibitors of RPTPβ/ζ (MY10, MY33-3) before testing them for binge-like drinking using the drinking in the dark protocol. Mice treated with RPTPβ/ζ inhibitors, particularly with MY10, drank less ethanol than controls. MY10 treatment blocked ethanol conditioned place preference, showed limited effects on ethanol-induced ataxia, and potentiated the sedative effects of ethanol. We also tested whether RPTPβ/ζ is involved in ethanol signaling pathways. We found that ethanol treatment of neuroblastoma cells increased phosphorylation of anaplastic lymphoma kinase (ALK) and TrkA, known substrates of RPTPβ/ζ. Treatment of neuroblastoma cells with MY10 or MY33-3 also increased levels of phosphorylated ALK and TrkA. However, concomitant treatment of neuroblastoma cells with ethanol and MY10 or MY33-3 prevented the increase in pTrkA and pALK. These results demonstrate for the first time that ethanol engages TrkA signaling and that RPTPβ/ζ modulates signaling pathways activated by alcohol and behavioral responses to this drug. The data support the hypothesis that RPTPβ/ζ might be a novel target of pharmacotherapy for reducing excessive alcohol consumption.

Pleiotrophin (PTN) is a cytokine that is upregulated in different neuroinflammatory disorders. Using mice with transgenic PTN overexpression in the brain (Ptn-Tg), we have found a positive correlation between iNos and Tnfα mRNA and Ptn mRNA levels in the prefrontal cortex (PFC) of LPS-treated mice. PTN is an inhibitor of Receptor Protein Tyrosine Phosphatase (RPTP) β/ζ, which is mainly expressed in the central nervous system. We aimed to test if RPTPβ/ζ is involved in the modulation of neuroinflammatory responses using specific inhibitors of RPTPβ/ζ (MY10 and MY33-3). Treatment with MY10 potentiated LPS-induced microglial responses in the mouse PFC. Surprisingly, MY10 caused a decrease in LPS-induced NF-κB p65 expression, suggesting that RPTPβ/ζ may be involved in a novel mechanism of potentiation of microglial activation independent of the NF-κB p65 pathway. MY33-3 and MY10 limited LPS-induced nitrites production and iNos increases in BV2 microglial cells. SH-SY5Y neuronal cells were treated with the conditioned media from MY10/LPS-treated BV2 cells. Conditioned media from non-stimulated and from LPS-stimulated BV2 cells increased the viability of SH-SY5Y cultures. RPTPβ/ζ inhibition in microglial cells disrupted this neurotrophic effect of microglia, suggesting that RPTPβ/ζ plays a role in the neurotrophic phenotype of microglia and in microglia-neuron communication.