Caracterización de astrocitos a partir de células mesenquimales estromales de sangre menstrual como modelo de neuroinflamación en la enfermedad de Alzheimer

Abstract

RESUMEN: La Enfermedad de Alzheimer (EA) es un trastorno neurodegenerativo progresivo y la causa más importante de demencia a nivel mundial. En el departamento de Antioquia, se descubrió la mutación E280A-PSEN1 (mutación Paisa) causal de la EA familiar precoz. Esta mutación aumenta la producción y acumulación del péptido Aβ promoviendo una respuesta inflamatoria mediada por microglía y astrocitos, activando así las vías de señalización que podrían conducir a la neurodegeneración. Actualmente, no se han establecido completamente los mecanismos biológicos de la EA, ni el papel que juegan los astrocitos en los procesos de neuroinflamación. Esta limitación, está relacionada con la carencia de modelos naturales adecuados que simulen la fisiopatología de la enfermedad y permitan un enfoque multifactorial en el entendimiento de la patología desde el estudio de otras células de importancia clínica como son los astrocitos, las cuales son las células gliales más abundantes a nivel de sistema nervioso central y que cumplen variadas funciones en la homeostasis, la comunicación celular y la respuesta inmune; además están implicados desde etapas tempranas en procesos neurodegenerativos. Por lo cual, el presente trabajo tiene como finalidad establecer un modelo de neuroinflamación mediante la diferenciación de células mesenquimales estromales (CME) de sangre menstrual (SM) a astrocitos, y posterior evaluación de la capacidad de respuesta inmunológica a través de la estimulación con compuestos proinflamatorios. En este contexto, las células transdiferenciadas a células similares a astrocitos fueron estimuladas con lipolisácarido (LPS), péptido Aβ42 y sobrenadante de células colinérgicas (CC) PSEN1- E280A en función de la expresión y activación del marcador NF- B, citoquinas proinflamatorias como TNFα, IL-1 β e IL-6, y los marcadores de linaje, la proteína acida fibrilar glial (por su sigla en inglés, glial fibrilar acidic protein, GFAP) y la proteína S100β. Como resultado describimos un método rápido y robusto para la diferenciación de CME-SM a células similares a astrocitos, a través de un protocolo de 7 días con la utilización de un medio comercial para el mantenimiento de astrocitos. El análisis revelo que las CME-SM expresan constitutivamente GFAP y S100β, proteínas que incrementan con el uso del medio para mantenimiento de astrocitos en un 25% y 59% en los días 4 y 7. Además responden a la estimulación con glutamato con el incremento de calcio intracelular, la activación del factor nuclear NF-B y la producción de citoquinas proinflamatorias.

ABSTRACT: Alzheimer's disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder, and the most important cause of dementia worldwide. In the department of Antioquia, the E280A-PSEN1 mutation (“Paisa mutation”), the cause of early familial AD, was discovered. This mutation increases the production and accumulation of the Aβ peptide promoting an inflammatory response mediated by microglia and astrocytes, thus activating the signaling pathways that could lead to neurodegeneration. Currently, the biological mechanisms of AD have not been fully established, nor the role that astrocytes play in neuroinflammation processes. This limitation is related to the lack of adequate natural models that simulate the pathophysiology of the disease and allow a multifactorial approach in understanding the pathology from the study of other cells of clinical importance such as astrocytes. These cells are abundant at the central nervous system level and fulfill various functions in homeostasis, cellular communication and the immune response; they are also involved from early stages in neurodegenerative processes. Therefore, the present work aims to establish a model of neuroinflammation through the differentiation of mesenchymal stromal cells (MSCs) from menstrual blood (MenB) to astrocytes, and subsequent evaluation of the immune response capacity through stimulation with pro-inflammatory compounds. In this context, cells transdifferentiated to astrocyte-like cells were stimulated with lipolysaccharide (LPS), Aβ42 peptide and cholinergic cell supernatant (ChCS) PSEN1-E280A as a function of the expression and activation of the marker NF-B, pro-inflammatory cytokines such as TNFα, IL-1β and IL-6, and the marker acidic fibrillar acid protein (for its acronym in English, glial fibrillar acidic protein, GFAP), and the protein S100β. As a result, we describe a rapid and robust method for the differentiation of MSCs SM to astrocyte-like cells (ALCs), through a 7-day protocol using a commercial medium for the maintenance of astrocytes. The analysis revealed that the CME- MenB constitutively express GFAP and S100β, proteins that increase with the use of the medium for astrocyte maintenance by 25% and 59% on days 4 and 7. They also respond to glutamate stimulation with the increase of intracellular calcium, the activation of the nuclear factor NF-B and the production of proinflammatory cytokines.