‘Domar la tormenta’: interacciones neuroinmunes y plasticidad cerebral
Células de microglía teñidas de verde. Crédito: Tal Burstyn-Cohen.
Las interacciones neuroinmunes están emergiendo como reguladores clave de la plasticidad cerebral a lo largo de la vida y tanto en la salud como en la enfermedad, pero aún queda mucho por descubrir. En una edición especial de Brain Plasticity, los expertos revisan nuestra comprensión actual del papel crítico de la comunicación neuroinmune y discuten «domar la tormenta» en la patogénesis de los trastornos psicológicos. Los mecanismos discutidos aquí pueden tener implicaciones para los trastornos de salud mental a largo plazo exhibidos por los sobrevivientes de COVID-19.
La investigación de las últimas cinco décadas ha consolidado nuestra comprensión de los roles críticos de la comunicación neuroinmune en el mantenimiento de la homeostasis y en la patogenia de las enfermedades relacionadas con el sistema nervioso periférico y central.
«En órganos periféricos vitales , la hiperexpresión de citoquinas proinflamatorias después de una infección viral como la COVID-19 a menudo resulta en un daño significativo mediado por el sistema inmunológico, convirtiendo el mecanismo de defensa del cuerpo en una causa de su desaparición», explicó el editor invitado Tal Burstyn-Cohen, Ph.D., Institute para Investigación Oral y Biomédica (IBOR), Facultad de Medicina Dental, Universidad Hebrea, Jerusalén, Israel; y Ning Quan, Ph.D., Department of Biomedical Science, Charles E. Schmidt College of Medicine, Stiles-Nicholson Brain Institute, Florida Atlantic University, Jupiter, FL, EE. UU. trastornos de la salud, probablemente causados por la tormenta secundaria de citocinas de larga duración que se produce en el sistema nervioso central y se refleja en el título de este número especial».
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Ruth M. Barrientos, Ph. .D., y Stephanie M. Muscat, Ph.D. Los candidatos, ambos de la Universidad Estatal de Ohio, revisan la evidencia acumulada de la «tormenta de citocinas perfecta» que explica cómo la activación inmunitaria iniciada en la periferia podría sensibilizar a las células microgliales del cerebro para traducir la tormenta de citocinas periférica en una amenaza central, especialmente en los ancianos. Detrás de la barrera hematoencefálica generalmente protectora, la senescencia microglial, la dieta rica en grasas, el trauma quirúrgico, el estrés oxidativo, el estrés psicológico y la barrera hematoencefálica comprometida alimentan la vulnerabilidad del sistema nervioso central, lo que permite que un evento infeccioso periférico significativo incline el sistema a un estado prolongado de disfunción.
Ning Quan, Ph.D., Florida State University, y Daniel P. Nemeth, BS, The Ohio State University, brindan una actualización sobre la comprensión actual de una citoquina crucial en esta tormenta de citocinas cerebrales, la interleucina-1 (IL-1), que modula las redes neuronales. Distintos efectos neuroinmunes mediados por IL-1 ahora se pueden analizar en base a un tipo de célula específico, anunciando nuevos paradigmas para explicar cómo esta citocina fundamental podría regular la actividad de la red neuronal.
Tal Burstyn-Cohen, Ph. D., y Arielle Hochberg, MSc, ambos de la Universidad Hebrea, revisan las diversas funciones que cumplen los receptores Tyro3, Axl y Mertk (conocidos colectivamente como TAM) cuando el sistema nervioso central experimenta una tormenta de citoquinas y también bajo la calma de una homeostasis saludable . Expresado por microglía, las células inmunitarias del sistema nervioso central TAM desempeñan funciones relacionadas con el sistema inmunitario de buena fe como la regulación de la inflamación y la secreción de citoquinas tanto en la salud como en la enfermedad. Una descripción general de los estudios recientes que examinan los roles de las moléculas de señalización de TAM en la enfermedad incluye modelos de enfermedad de Alzheimer y Parkinson, isquemia y esclerosis múltiple.
Alexander D. Walsh, Ph.D. El candidato, The Florey Institute of Neuroscience and Mental Health, y sus colegas analizan más de cerca la regulación transcripcional del receptor TAM MERTK. La expresión de MERTK se enriquece en el sistema nervioso central y en las células inmunitarias innatas residentes donde regula numerosas funciones que respaldan la plasticidad cerebral. Los polimorfismos en el gen MERTK están asociados con la esclerosis múltiple. Estos datos pueden promover estrategias para intervenir terapéuticamente y regular la transcripción de MERTK en varios estados de enfermedad para adaptar la señalización inflamatoria y la eferocitosis, que pueden afectar múltiples aspectos de la plasticidad cerebral.
«Dos áreas emergentes en el campo son la modulación directa de los circuitos neuronales a través de los receptores de citoquinas expresados en las neuronas y el impacto de la señalización inmunosupresora en las funciones neuronales», señaló el Dr. Quan. «Los científicos deben examinar cuidadosamente cómo funcionan las moléculas del sistema inmunitario en el cerebro porque podrían existir modalidades completamente nuevas para que estas moléculas ejerzan diferentes funciones en el cerebro. Comprender estos problemas es muy importante en este momento a medida que aprendemos que la respuesta inmunitaria, por ejemplo, hacia COVID -19, podría influir profundamente en la salud mental incluso después de que los pacientes se hayan recuperado de la infección».
«Las células inmunitarias son actores activos en la fisiología del cerebro, pero queda mucho por descubrir sobre los efectos de las células inmunitarias en plasticidad cerebral, cómo el cerebro interpreta y detecta las señales inmunitarias sistémicas, y cómo éstas afectan la función cerebral», agregó la Dra. Burstyn-Cohen.
De cara al futuro, el campo aún carece de buenos marcadores para distinguir entre cerebro y células inmunitarias circulantes, especialmente para distinguir entre la microglía y los monocitos/macrófagos periféricos en los casos en que se rompe la barrera hematoencefálica. La investigación también debe mejorar la monitorización in vivo del estado inmunitario y desarrollar una detección temprana no invasiva de marcadores inflamatorios y de enfermedades. «Esperamos que los artículos de este número nos ayuden a continuar este viaje», concluyeron los editores invitados.
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El COVID-19 también puede invadir el sistema nervioso central, causar enfermedades neurológicas Más información: Tal Burstyn-Cohen et al, Taming the storm, Brain Plasticity (2021). DOI: 10.3233/BPL-219001.
La edición completa de Brain Plasticity está disponible en content.iospress.com/journals/brain-plasticity/7/1