Neurobiología Celular

Responsable: 

Carme Solà Subirana

Científica Titular

Se ha sugerido que la neuroinflamación, en la que las células gliales están implicadas, juega un papel importante en el desarrollo de la mayor parte de enfermedades neurodegenerativas. La activación glial es un proceso que se produce en presencia de daño neuronal y que implica cambios morfológicos así como cambios en la expresión de diversas moléculas tanto en los astrocitos como en la microglía. Todavía no se sabe si la activación glial es una consecuencia de la degeneración neuronal o es un fenómeno previo a ella.
El principal objetivo del Grupo de Neurobiología Celular es obtener información que permita desarrollar nuevas estrategias que contribuyan a la prevención de procesos neurodegenerativos que cursan mediante activación glial crónica, utilizando para ello modelos animales y celulares apropiados. Estamos estudiando la implicación de algunos factores de transcripción (C/EBPs y NF-?B) y otras proteínas (p21Cip1, CD200, CD200R, TREM) en el proceso de activación glial y en la neurotoxicidad que comporta. Nuestra hipótesis es que la modulación de la función de estas proteínas puede constituir una diana terapéutica frente a la neuroinflamación y el daño neuronal que se produce en las enfermedades neurodegenerativas.
Realizamos estudios in vitro e in vivo utilizando animales de experimentación, cultivos celulares primarios (cultivos glilales mixtos, cultivos enriquecidos en microglía, astrocitos o neuronas, cultivos mixtos neurona-glía) y líneas celulares. Estamos especializados en técnicas histológicas, citológicas y de biología molecular y celular.

Palabras clave: Glía, Microglía, Astrocitos, Activación glial, p21Cip1, C/EBPs, CD200, CD200R, TREM, Neuroinflamación, Neuroproteción, Cultivos celulares gliales, Alzheimer, ELA.

Proyectos en curso de realización:

1.- Mecanismos excitotóxicos, respuesta neuroinflamatoria y factores séricos en la esclerosis lateral amiotrófica humana y experimental (Fundació La Marató de TV3. TV063031, IP: Joan Serratosa). 
La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es una enfermedad neurodegenerativa grave sin ningún tratamiento disponible capaz de mejorar apreciablemente el pronóstico fatal de la misma. A pesar de que el esfuerzo que se ha hecho en investigación básica en los últimos años ha representado un importante progreso en el conocimiento de la enfermedad, esta sigue siendo enigmática en muchos aspectos. Hay varias teorías, no excluyentes entre ellas, para explicar la patogenia de la ELA. Esta línea de investigación intenta aportar información sobre algunos mecanismos implicados con la degeneración selectiva de motoneuronas en la ELA e identificar nuevas dianas terapéuticas. El objetivo fundamental de esta línea es el de analizar de qué manera las mutaciones de la SOD1 afectan a las células gliales y qué impacto tienen estas sobre la supervivencia de motoneuronas así como la imbricación entre los procesos excitotóxicos y neuroinflamatorios. En concreto, los objetivos de esta línea son: a) Caracterizar la respuesta glial, después de tratar con lipopolisacárido (LPS) células gliales procedentes de ratones normales y de ratones mutantes que sobreexpresen la SOD1 humana. Se determinará la producción de nitritos, de TNF?, la translocación nuclear de NF-?B, la expresión de los factores de transcripción C/EBP?, C/EBP? y C/EBP? y la expresión de la proteína p21Cip1. b) Estudio del efecto de medio de cultivo condicionado por células gliales procedentes de ratones normales y mutantes SOD1, sobre la supervivencia de las motoneuronas. d) Estudio del efecto de la inhibición farmacológica o mediante ARN de interferencia de algunos de los factores (C/EBPs y p21Cip1) en la viabilidad neuronal. 

2.- ¿Es C/EBP? una diana para atenuar la respuesta neuroinflamatoria asociada a enfermedades neurodegenerativas? (FIS, PI0704. IP: Josep Saura).

El factor de transcripción C/EBP? es un importante regulador de la expresión génica en procesos inflamatorios. Nuestra hipótesis de trabajo es que C/EBP? juega también un papel clave en la activación glial y que su inhibición puede dar lugar a una activación glial atenuada y menos neurotóxica. Recientemente hemos descrito por primera vez la expresión de C/EBP? en células gliales activadas in vivo en el modelo de activación glial por inyección sistémica de lipopolisacárido. Este resultado nos ha llevado al primer objetivo de este proyecto que es el estudiar si la expresión glial de C/EBP? ocurre en enfermedades neurológicas y en sus modelos animales. El segundo objetivo de este proyecto es de tipo funcional y persigue estudiar cuál es la función de C/EBP? en activación glial y cuáles son las consecuencias de su inhibición. Para alcanzar este objetivo se proponen:
Estudios in vitro en los que C/EBP? se inhibe en células gliales mediante tres estrategias: ARN de interferencia, sobrexpresión estable del dominante negativo LIP y ratones deficientes en C/EBP?. Se estudia el efecto de la inhibición de C/EBP? sobre los siguientes parámetros de la activación glial: expresión de genes proinflamatorios, neurotoxicidad inducida por glía activada, fagocitosis y proliferación. 
También se realizan estudios in vivo con ratones transgénicos con deficiencia condicional en C/EBP? en astrocitos o en microglía. La generación de tales animales es parte de este proyecto. Se estudiará la respuesta de estos animales en modelos de las enfermedades de Parkinson, Alzheimer, Esclerosis Lateral Amiotrófica y Esclerosis Múltiple.

3.- La inhibición de la activación glial como diana terapéutica en las enfermedades neurodegenerativas (FIS, PI081396. IP: Carme Solà).

El objetivo principal de este proyecto de investigación es estudiar el papel de CD200, CD200R y TREM-2 en la modulación de la respuesta inflamatoria en las células de la microglía. Nuestra hipótesis es que la señal mediada por los receptores microgliales CD200R y TREM-2, que en condiciones normales mantiene controlada la respuesta inflamatoria microglial, se encuentra alterada en procesos neurodegenerativos y su modulación puede resultar en inhibición de la activación glial/neuroinflamación y de la neurotoxicidad derivada. Nos planteamos estudiar: 1) el tipo de estímulos que regulan la expresión de estas proteínas; 2) los marcadores de neuroinflamación que son regulados por ellas; 3) el efecto neurotóxico/neuroprotector de inhibir o activar CD200, CD200R o TREM-2 en condiciones basales o en presencia de neuroinflamación; 4) la implicación de estas proteínas en el mecanismo de acción de agentes neuroprotectores antiinflamatorios y 5) posibles alteraciones en la expresión de estas proteínas en presencia de daño neuronal, tanto en modelos experimentales como en el cerebro de individuos afectados de enfermedades neurodegenerativas. Para ello realizaremos tanto estudios in vitro como in vivo, utilizando animales de experimentación y muestras de cerebro humano post-mortem. Aplicaremos técnicas de citología e histología, bioquímicas y de biología molecular y celular.