Periferia y Cerebro, Inmunidad Innata y Adaptativa en la Enfermedad de Parkinson Parte 1

Abstracto

La enfermedad de Parkinson (EP) es un trastorno neurodegenerativo donde la alfa-sinucleína juega un papel central en la muerte y disfunción de las neuronas, tanto en el sistema nervioso central como en el periférico.

Además de los eventos neuronales observados en los pacientes, la EP también incluye un importante componente inmunológico. Se sugiere que la respuesta inmune asociada a la EP tendrá consecuencias sobre la salud neuronal, abriendo así la inmunomodulación como una posible estrategia terapéutica en la EP. Los cambios inmunológicos durante la enfermedad ocurren en el cerebro, involucrando a la microglía, pero también en la periferia con cambios en las células del sistema inmunológico innato, en particular los monocitos, así como las de la inmunidad adaptativa, como las células T. Esta comprensión surge de múltiples estudios de pacientes, pero también de datos en modelos animales de la enfermedad, lo que proporciona una fuerte evidencia de la diafonía del sistema inmunitario innato y adaptativo en el sistema nervioso central y la periferia en la EP.

Aquí revisamos los datos que muestran que la alfa-sinucleína juega un papel crucial en la activación del sistema inmunológico innato y adaptativo. También describiremos los estudios que sugieren que la inflamación en la EP incluye cambios tempranos en las células inmunitarias innatas y adaptativas que se desarrollan dinámicamente a lo largo del tiempo durante la enfermedad, lo que contribuye a la degeneración neuronal y la sintomatología en los pacientes. Esta nueva financiación ha contribuido a la definición de la EP como una enfermedad multisistémica que debe abordarse de una manera más integradora en lugar de un enfoque clásico centrado en el cerebro.

La relación entre el sistema inmunitario adaptativo y el sistema inmunitario se refuerza mutuamente. El sistema inmunitario adaptativo requiere que el sistema inmunitario brinde una protección adecuada contra los patógenos invasores, pero también requiere que el sistema inmunitario ayude cuando la producción de anticuerpos es insuficiente. El sistema inmunitario, por otro lado, requiere el sistema inmunitario adaptativo para reconocer y atacar patógenos complejos. Los dos se complementan entre sí para mantener el funcionamiento normal del sistema inmunológico del cuerpo. Además de estos, también necesitamos mejorar nuestra inmunidad. Cistanche puede mejorar significativamente la inmunidad. La ceniza de carne contiene varios ingredientes biológicamente activos, como polisacáridos, dos hongos y huangli, etc. Estos ingredientes pueden estimular varias funciones del sistema inmunológico. Las células similares a células aumentan su actividad inmunológica para mejorar la inmunidad.

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Palabras clave

Alfa-sinucleína · Parkinson · Microglia · Monocitos · Células T · Neuroinflamación.

Introducción

La enfermedad de Parkinson (EP) se caracteriza por una pérdida neuronal dopaminérgica significativa en la sustancia negra (SN) y la agregación intraneuronal de alfa-sinucleína (-syn) en los cuerpos de Lewy. Durante la última década, la investigación sobre el papel del sistema inmunitario en la EP ha cobrado impulso. Múltiples líneas de evidencia que respaldan la aparición de un evento inflamatorio crónico han surgido de estudios en cerebros y biofluidos (LCR y suero) de pacientes humanos, así como en modelos animales de EP. La comunidad de investigación ahora propone que el componente inmunitario en la EP se presente temprano y cambie dinámicamente con la progresión de la enfermedad, lo que contribuye a la degeneración neuronal y la sintomatología en los pacientes.

Además, la investigación ha demostrado que tanto el cerebro como las células inmunitarias periféricas están involucradas en esta inflamación en la que se activan los sistemas inmunitarios innato y adaptativo. Esta comprensión novedosa ha contribuido a la definición de la EP como una enfermedad multisistémica que debe abordarse de una manera más integradora en lugar de un enfoque clásico centrado en el cerebro. En esta revisión, exploraremos los hallazgos de investigación más relevantes logrados durante la última década con respecto al sistema inmunológico en la EP, con un enfoque especial en el papel de -syn.

Microgliosis en la enfermedad de Parkinson y signos tempranos de neuroinflamación

La presencia de activación de microglía (es decir, aumento en el número y/o cambios en la morfología y la expresión de proteínas) en el cerebro de pacientes con EP ha sido demostrada por estudios histopatológicos en tejido post mortem [74]. Múltiples estudios han informado un aumento de citocinas en el cerebro y el LCR, lo que indica un perfil proinflamatorio e inflamación crónica en la EP [102]. La hipótesis propuesta inicialmente sugería que la microglía respondía una vez que las neuronas morían y que la subsiguiente activación inmunitaria era perjudicial para las neuronas supervivientes. En consecuencia, numerosos estudios han respaldado la capacidad neurotóxica de las células inmunitarias sobreactivadas y las citoquinas proinflamatorias (revisado en [149]). Por lo tanto, es probable que la muerte neuronal en la EP se deba, al menos parcialmente, a la activación inmune proinflamatoria.

Sin embargo, aún se desconoce si se trata de una falta de capacidad antiinflamatoria (pérdida de función) o de una actividad proinflamatoria adquirida (ganancia de función). Qué tan temprano ocurre la enfermedad ha sido un factor muy controvertido en años anteriores y un foco de investigación por parte de numerosos laboratorios. Como resultado, la caracterización longitudinal de los modelos de EP y el análisis extenso del tejido cerebral humano con EP han demostrado que la microgliosis se produjo antes de la muerte celular o incluso en su ausencia [149]. En consecuencia, se ha observado microgliosis en cerebros post mórtem de pacientes con EP en áreas donde la muerte neuronal no se encuentra significativamente [90], lo que también se confirma mediante imágenes PET in vivo [61, 132] usando PK11195, un ligando del receptor periférico de benzodiacepinas/ TSPO (regulado al alza en microglía activada y otras células relacionadas con el sistema inmunitario).

Además, los modelos animales de EP han demostrado que la respuesta de la microglía precede a la pérdida neuronal, lo que sugiere además que la respuesta inmunitaria se produce de forma temprana, a medida que las neuronas comienzan a degenerar, donde la neurotransmisión y otras funciones se ven afectadas [149]. Esto es posible porque la microglía expresa receptores que reconocen proteínas de origen neuronal, como los neurotransmisores. Además, se sabe que el "estado homeostático de la microglía" es un estado activo, logrado por la expresión neuronal de moléculas afirmativas de una condición "saludable" [11]. Esto podría cambiar cuando la función neuronal se ve comprometida en la EP y, en consecuencia, se activa la microglía antes de la muerte de las células neuronales. Esta activación temprana se ha demostrado en múltiples ocasiones en varios modelos de EP, tanto en roedores como en primates no humanos (ver más abajo).

Además, los datos obtenidos de pacientes con trastorno conductual del sueño REM (RBD), considerados de alto riesgo para desarrollar EP y, por lo tanto, EP prodrómica putativa [14], muestran que la microgliosis ocurre años antes de un posible diagnóstico de EP [164]. Por lo tanto, la respuesta de la microglía ocurre temprano en la EP y podría contribuir a la progresión de la enfermedad. Aún no se ha definido si la respuesta inmunitaria es perjudicial en cada una de las etapas de la enfermedad (prodrómica, temprana y tardía) y si juega un papel en el inicio y la etiología de la enfermedad.

-sinucleína como iniciador de la respuesta inmune

La activación de la microglía es un evento temprano en la EP, ya que detectan signos tempranos de disfunción o angustia neuronal y reaccionan en consecuencia. Entre estas señales, la microglía puede percibir cambios en la estructura de proteínas endógenas como -syn, donde su fibrilación y desarrollo antigénico pueden iniciar una respuesta estéril al actuar como un patrón molecular asociado al daño (DAMP) (para una revisión más detallada, nos referimos al lector a [51]).

La capacidad inflamatoria de -syn fue sugerida por primera vez por el trabajo seminal del laboratorio de Zhang [194] y el equipo de Federof-Maguire-Zeiss [165]. Tales hallazgos se volvieron especialmente relevantes cuando se describió la liberación constitutiva de -syn por parte de las neuronas [109]. Además, se especula que la cantidad total de -syn mal plegada liberada por las neuronas aumentará progresivamente a lo largo de la enfermedad. Esto tendrá una relevancia directa con respecto a la respuesta inmunitaria, ya que los estudios han demostrado que la capacidad de -syn para iniciar una respuesta proinflamatoria es mayor cuando la proteína está mal plegada (fibrillas u oligomérica) [84] o está influenciada por mutaciones asociadas a la EP [83]. , 144] y puede ser potenciado por vesículas extracelulares derivadas de la sangre de pacientes con EP [68].

Significativamente, el papel de -syn en la activación de la inmunidad innata es cierto tanto para la microglía como para las células monocíticas, ya que la investigación ha demostrado que -syn puede activar las células mieloides en el cerebro y la periferia [103, 111].

Este papel propuesto de -syn como DAMP ha resultado en una gran cantidad de trabajos que investigan la interacción de diferentes formas de -syn con una variedad de proteínas de membrana expresadas en microglia (y otras células mieloides) (Tabla 1). De particular relevancia, los receptores tipo Toll (TLR) 2 y 4, que están regulados al alza en monocitos y microglia en pacientes con EP [40, 41, 97], se han propuesto como actores clave en el proceso inmunológico innato. Varios laboratorios han demostrado in vivo e in vitro que TLR2 reconoce formas oligoméricas o fibrilares de -syn, lo que genera señales proinflamatorias, lo que resulta en degeneración y muerte neuronal [34, 72, 97].

No obstante, TLR4 parece reconocer todos los tipos de -syn (monoméricos y fibrilares) y, si bien inicia una respuesta inflamatoria, también promueve la eliminación de -syn, lo que respalda un papel alternativo o protector para TLR4 [50]. En consecuencia, se ha sugerido que el bloqueo de TLR2 es neuroprotector, mientras que la activación o sobreexpresión de TLR4 ejerce protección en modelos de sinucleinopatías en roedores [98, 176].

-syn también interactúa con el receptor del complemento (CR)3 (integrina M 2 o CD11b/CD18) y CR4 (integrina X 2 o CD11c/CD18), que se sabe que median la fagocitosis microglial. -syn agregado interactúa con CD11b, lo que lleva a la activación de NOX2 y al aumento de los radicales de oxígeno en ratones [87, 180]. Nuestro estudio reciente muestra que, aunque el -syn humano interactúa con CR3 y CR4 humanos, el CR4 parece tener un papel específico en el reconocimiento de las formas fibrilares.

Además, los cambios conformacionales de los CR fueron esenciales para la eliminación de la proteína y la formación del fagolisosoma [93], lo que sugiere funciones opuestas de estos receptores de membrana. Además, las integrinas de ratón CD11b (M 2) y 1 se han relacionado con la quimiotaxis y la migración de microglia inducida por -syn [96, 180]. -syn también interactúa con CD36 [165] y junto con fyn quinasa (tirosina quinasa de la familia Src no receptora), media la captación de -syn y la posterior activación del inflamasoma NLRP3 [133]. Se ha demostrado que la activación del inflamasoma NLRP3 desempeña un papel importante en el proceso neurodegenerativo de diferentes modelos de EP, ya que dirigir su actividad es neuroprotector en modelos de roedores [65, 120]. Esto también está respaldado por cambios en IL-1 y NLRP3 en pacientes con EP [29].

Por lo tanto, la interacción -syn con los receptores inmunitarios se define por el tipo -syn, lo que contribuye a su eliminación y, en paralelo, a la activación inmunitaria. Por lo tanto, -syn induce la activación de cascadas intracelulares como ERK y p38 MAPK, la estimulación de la transcripción del gen dependiente de NFκB y la activación del inflamasoma NLRP3, todo lo cual conduce a la inducción de señales proinflamatorias [38, 65, 72, 83, 97, 133].

En consecuencia, nuestros estudios y los de otros han demostrado que la -syn extracelular conduce a la producción de citoquinas proinflamatorias y al estrés oxidativo, lo que finalmente resulta en neurodegeneración [65, 77, 78]. Una nota de advertencia con respecto a las concentraciones de -syn utilizadas en la mayoría de los estudios, que están lejos de los niveles fisiológicos de -syn informados en fluidos humanos [26] (para una discusión adicional, consulte [51]). Además, paradójicamente, el CSF-syn disminuye en los pacientes con EP en comparación con los individuos sanos [26], aunque los oligoméricos o mal plegados parecen aumentar, elevando así la antigenicidad [76].

De manera similar, en el tejido cerebral, la β-syn de alto peso molecular aumenta en las sinucleinopatías, y la proteína total también aumenta en la AMS, aunque no significativamente en la EP [173]. Por lo tanto, la activación inmune de -syn podría estar relacionada con una mayor acumulación local de -syn antigénico mal plegado en las sinapsis, en lugar de un aumento general de la proteína.

El papel de la microglía en la diseminación anatómica de la patología de la ‑sinucleína

Se propone que la patología -syn se puede propagar anatómicamente, y esto podría ocurrir a través de la liberación de -syn mal plegado y su posterior captación por una célula sana interconectada, donde el -syn mal plegado puede actuar como plantilla y promover la agregación. En este contexto, la microglía también puede desempeñar un papel central en la progresión de la enfermedad a través de mecanismos autónomos no celulares. Como se mencionó, -syn liberado por las neuronas activa la microglía y esto, a su vez, podría promover aún más las modificaciones patológicas de -syn.

Por ejemplo, la activación del inflamasoma inducida por -syn activará la expresión de caspasa-1, lo que da como resultado el truncamiento -syn [181].Además, la activación microglial promueve el estrés oxidativo que puede inducir la oxidación o nitración de -syn [55, 160]. Un estudio reciente sugiere que los exosomas producidos por microglía también están involucrados en esta propagación, ya que pueden ser una fuente de -syn oligomérico y promotores de la agregación de -syn neuronal [39]. Por lo tanto, -syn per se u otros factores que promueven la activación de la microglía (como eventos inmunitarios no relacionados, véase más adelante) contribuirán a la patología -syn, perpetuando aún más la enfermedad.

En particular, la microglía son las células que eliminan mejor el -syn extracelular en el cerebro, y esto debería evitar el proceso de propagación/siembra [110]. Sin embargo, cuando aumenta y no se controla, la capacidad de eliminación microglial puede volverse tóxica o deteriorarse y contribuir a la degeneración sináptica. De hecho, la activación de la microglía inducida por LPS promovió la transferencia del host-syn a las neuronas injertadas, lo que corrobora el efecto nocivo de la activación proinflamatoria manifiesta.

Sin embargo, el agotamiento de la microglia aumentó la transferencia de -syn entre las neuronas injertadas, lo que respalda la relevancia de la microglia en la eliminación de -syn [60]. De manera controvertida, otro estudio sugiere lo contrario, ya que en su diseño experimental, el agotamiento de la microglía disminuyó la patología neuronal -syn después de inyecciones intracerebrales de fibrillas -syn [39]. Estas discrepancias pueden existir debido a los diferentes modelos utilizados y se necesita más investigación para comprender el papel de la microglía en la patología -syn y su propagación.

La degradación de -syn en la microglía implica autofagia y aclaramiento lisosomal, que parece depender del perfil de activación de la microglía, el tipo de -syn (mal plegado, mutado...), así como la presencia de otras moléculas. Como se mencionó, se requieren cambios conformacionales del CR para la formación del fagolisosoma relacionado con -syn [93]. Algunos estudios sugieren un aumento de la fagocitosis tras la activación con -syn monomérico [135] mientras que disminuye si se expone a -syn fibrilar [32, 190]. -syn parece inducir daño lisosomal y estrés oxidativo [53].

En consecuencia, un trabajo reciente sugiere que la -syn fibrilar pero no monomérica conduce al daño lisosomal y, en consecuencia, falla en la autofagia en la microglía, lo que resulta en el deterioro de las mitocondrias y la muerte celular de la microglía [21]. A pesar de este último aspecto, la degeneración y muerte de la microglía está poco estudiada en la EP.

Fig. 1 Respuesta inmune a la neurodegeneración inducida por alfa-sinucleína. Durante la enfermedad de Parkinson, la -sinucleína ( -syn) sufre modificaciones postraduccionales (fosforilación, nitración, truncamiento…), forma especies oligoméricas y finalmente fibrillas insolubles que se agregan en las neuronas de los cuerpos de Lewy. Este proceso conduce a la disfunción neuronal y, en última instancia, a la muerte celular. Las neuronas pueden liberar -syn monomérico o modificado al espacio extracelular.

Allí, deben ser eliminados por microglía y/o macrófagos infiltrantes (CD163 plus /CCR2 plus), pero también por astrocitos. Si este proceso falla, el -syn modificado puede ser absorbido por las neuronas vecinas sanas, donde sembrará la agregación del -syn endógeno. El -syn modificado actuará en paralelo como un patrón molecular asociado al daño (DAMP) y, a través de diversos receptores inmunitarios que se encuentran en la microglía y los macrófagos, inducirá una respuesta proinflamatoria. Las citocinas proinflamatorias promoverán aún más la neurodegeneración por acción directa en las neuronas o indirectamente al promover la diferenciación de astrocitos A1. Esta respuesta inmune innata también estará acompañada por la respuesta inmune adaptativa. La degradación intracelular de la -syn patológica dirigirá los péptidos de la proteína al sistema MHC que, a su vez, activará CD8 (células T citotóxicas, Tc), a través de MHCI, y CD4 (células T colaboradoras, Th), a través de MHCII. Tales procesos pueden ocurrir tanto en el cerebro como en la periferia. Dependiendo de las citocinas producidas, las células CD4-Th se diferenciarán/madurarán a células T Th1 o Th17, que normalmente potencian los eventos proinflamatorios; o en células T Th2 o Treg que resolverán la inflamación.

Además, la activación de las células B dará como resultado la producción de anticuerpos que ayudarán a eliminar la activación de -syn y NK, que también puede ayudar a eliminar -syn. Además, este proceso se verá influido por eventos paralelos relacionados con el sistema inmunitario, como infecciones bacterianas, inflamación intestinal y cambios en la microbiota intestinal, que pueden aumentar la permeabilidad intestinal y dar lugar a una pared intestinal permeable. Esto cambiará el entorno inmunológico, posiblemente facilitando la patología -syn y promoviendo aún más la inflamación. (Figura creada usando BioRender.com)

También se ha sugerido que Fc Rs juega un papel en la internalización y eliminación de -syn [23]. En ese sentido, la respuesta humoral será otro factor que afectará el aclaramiento de -syn, ya que la presencia de anticuerpos aumenta la eficiencia del aclaramiento mediado por Fc R [8]. Es importante tener en cuenta que el envejecimiento, el principal factor de riesgo de la EP, disminuye progresivamente la capacidad de la microglía (y los macrófagos) para fagocitar -syn [12].

En condiciones normales en el SNC, la microglía debería poder eliminar -syn mientras apoya la salud neuronal a través de la poda sináptica y la liberación de citocinas y factores de crecimiento. En particular, en condiciones de enfermedad, la fagocitosis de -syn patológica conducirá a la proteína al sistema del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) y, por lo tanto, la presentación de péptidos -syn por parte de la microglía (u otras células) al sistema adaptativo [77, 150]. Como discutiremos en detalle más adelante, esto conduce al reclutamiento del sistema inmunitario adaptativo y la activación de las células T y B (Fig. 1).

Respuesta inmune en modelos animales de patología de ‑sinucleína

Si bien actualmente se debate si la neuroinflamación es un iniciador, impulsor o consecuencia de la EP humana, los modelos animales han demostrado que la inflamación precede a la neurodegeneración manifiesta, lo que indica que es probable que sea un impulsor de la patogénesis de la enfermedad, ya que los estudios de intervención dirigidos al sistema inmunitario generalmente son neuroprotectores.

Respuesta inmune en ausencia de muerte neuronal en modelos transgénicos de ‑sinucleína

Hasta la fecha, se han creado muchos modelos animales que sobreexpresan la -syn humana completa, mutaciones genéticas o eventos de duplicación de genes relacionados con la enfermedad de Parkinson familiar (para una revisión, consulte [104]). Estos modelos han sido fundamentales para describir la neuroinflamación impulsada por -syn y correlacionar la carga de sinucleína con la edad y la disfunción del sistema inmunitario (revisado en [91]). Los ratones transgénicos Thy-1- -syn (línea 61) se han caracterizado ampliamente por neuroinflamación, ya que muestran una expresión mejorada de TLR 1,2,4 y 8 en el SN, así como un aumento del ARNm de TNF a los 6 meses, expresión de MHCII en células IBA-1 plus a los 14 meses y aumento de las células T CD4 y CD8 en la sangre a los 22 meses de edad [182], lo que indica que la carga de -syn se correlaciona con las respuestas inmunitarias.

Aunque cabe señalar que el transgén está impulsado por un promotor Thy-1 que también se expresa en gran medida en las células inmunitarias, lo que complica la interpretación. Las ratas BAC- -syn generadas más recientemente muestran agregación progresiva de -syn y neurodegeneración, con una activación temprana de la microglía y un importante componente inmunitario [107]; que tras la inmunomodulación usando resolvina D1, conduce a la neuroprotección. Las mutaciones de PD autosómicas dominantes en -syn también se han incorporado en modelos de ratones transgénicos. Si bien la mayoría de estos modelos no se han caracterizado ampliamente por neuroinflamación o infiltración de células inmunitarias periféricas, se ha informado microgliosis (células IBA-1 plus) en asociación con patología -syn y neurodegeneración [48, 62, 64].

La inmunidad innata y adaptativa se activa en los modelos virales de ‑sinucleína

Los modelos de sobreexpresión o vector viral, en particular los modelos de virus adenoasociados (AAV), han sido populares y confiables durante mucho tiempo para la expresión de -syn espacialmente restringida a largo plazo en neuronas dentro del SNC. Estos vectores han sido cuidadosamente diseñados para sobreexpresar mutaciones humanas completas o familiares de -syn en subconjuntos de neuronas en el SNC dependiendo del serotipo con transducción baja o inexistente de células de soporte gliales [177]. Debe mencionarse que, si bien estos modelos son excelentes para estudiar los efectos locales de la sobreexpresión de -syn en poblaciones de neuronas espacialmente restringidas, una vez que las neuronas se transducen, no hay una propagación o plantilla manifiesta en todo el SNC como se observa en la enfermedad humana, lo que los hace modelos pobres de transmisión -syn. Además, el uso de modelos de vectores virales requiere una cuidadosa validación y control, ya que la presencia de entidades virales puede tener efectos neuroinflamatorios en las neuronas y la glía dentro del SNC.

Se han utilizado muchos serotipos para transducir neuronas en los ganglios basales para expresar -syn humano, siendo AAV2/1 [77, 171] y AAV2/5 [150] aquellos con la caracterización inmunitaria más extensa. Colectivamente, la sobreexpresión de -syn en neuronas dentro del SN en roedores da como resultado una expresión robusta de MHCII [77, 150] y CD68 [150, 171] en microglía e infiltración de células T CD4 y CD8 [150].

De manera similar, la expresión mediada por AAV2/5 de WT -syn o A53T -syn humano en primates no humanos conduce también a la proliferación de microglía, activación y aumento de la expresión de MHCII, independientemente de la presencia o ausencia de muerte celular dopaminérgica; confirmando aún más la microgliosis inmune como un evento temprano durante la patología -syn [9]. Además, en este modelo de primate, observamos infiltración de células B (CD19 más HLA-DR-). Dicha infiltración de células B también se observó en la expresión de -syn mediada por AAV2/1 en neuronas nigrales, lo que resultó también en la expresión temprana de citoquinas proinflamatorias (TNF, IL-6, iNOS), depósito de IgG dentro del ipsilateral mesencéfalo [24, 171] e infiltración de CCR2 más monocitos antes de la pérdida celular [80].

Es importante destacar que, al mostrar la relevancia de las interacciones de las células MHCII-T y el papel del sistema adaptativo, la eliminación genética de MHCII [77] o CIITA (coactivador transcripcional de MHCII) [186] atenuaron la neuroinflamación y la neurodegeneración mediadas por -syn (ver a continuación para mayor discusión). De manera similar, la eliminación de CCR2, esencial para el reclutamiento de células monocíticas de la periferia, también resultó en neuroprotección [80], lo que indica que el componente periférico es crucial para impulsar la neurodegeneración observada en el modelo AAV2/1.

El nuevo modelo de fibrillas preformadas de sinucleína: un componente inmunitario aún no definido

Reflejando el éxito de los modelos virales y creados para superar los desafíos de trabajar con expresión -syn espacialmente restringida en subpoblaciones neuronales, muchos laboratorios han pasado a utilizar fibrillas preformadas -syn (PFF) [116, 178] o extractos de cuerpos de Lewy humanos para modelar plantillas. y propiedades priónicas de -syn en PD. Cuando se inyecta en el cuerpo estriado de ratones transgénicos A53T -syn (línea M83) [117], se produce una propagación expansiva y una plantilla de -syn en todo el SNC, modelando la "hipótesis del prión" (revisada en [118]). En roedores, la propagación de -syn ocurre a lo largo de un conectoma basado en la región con los niveles más altos de -syn endógeno. En ratones no transgénicos, la propagación está mucho más limitada a regiones cerebrales interconectadas que conducen a una neurodegeneración leve con el tiempo, similar a lo que se observa en otros modelos virales y transgénicos con algunos déficits motores leves detectables [117].

La caracterización de la respuesta inmunitaria temprana en estos modelos está en marcha y, hasta la fecha, los estudios centrados en la neuroinflamación son limitados. En ratones, las inyecciones estriatales de murino -syn PFF activaron el inflamasoma NLRP3 en la microglía, mientras que el inhibidor de NLRP3-MCC950 atenuó la patología -syn, los déficits motores y la neurodegeneración [65]. Sugiriendo además el papel nocivo de la microglia, el agotamiento de la microglia en el modelo de ratón PFF dio como resultado una disminución parcial de la patología neuronal -syn [70]. Un estudio reciente ha demostrado que el modelo de ratón produce microgliosis, células T, células asesinas naturales (NK) e infiltración de células B, lo que fue paralelo a cambios en las poblaciones inmunitarias periféricas en el bazo y los ganglios linfáticos [44] . En un estudio de seguimiento, el equipo mostró un papel protector de las células NK infiltrantes mediante la eliminación de -syn y la reducción de la patología [45]. El modelo también se ha asociado con la activación de la microglía que, a su vez, promovió la conversión de astrocitos a un fenotipo neurotóxico A1, un proceso que, si se evita, da como resultado neuroprotección [192].

La inyección intranigral [78] o estriatal [42] de fibrillas PFF-syn de ratón en ratas Sprague Dawley condujo a una regulación positiva de la expresión de MHCII e IBA-1 en el mesencéfalo, acompañada de la infiltración de células mieloides periféricas (CD163 plus) y Las células T antes de la neurodegeneración medible, lo que indica que es probable que los mecanismos inmunitarios innatos y adaptativos estén en juego antes de la neurodegeneración manifiesta en los modelos de PFF. Curiosamente, la respuesta de MHCII es menos robusta en el modelo de ratón (nuestras observaciones), lo que podría deberse a la diferencia entre especies en las ratas cuando se usa PFF -syn murino (y no de rata) para desencadenar la patología. Sin embargo, se requiere más investigación para dilucidar completamente esto. En ese sentido, ciertos factores deben ser considerados para futuros estudios en el modelo basado en PFF.

Primero, las concentraciones de PFF utilizadas en el modelo (5–10 µg) están lejos de los niveles fisiológicos de -syn, por lo que la reacción inmunitaria observada en el área de inyección podría ser un artefacto. Para superar esto, la investigación de los cambios en las poblaciones neuronales y de glía de áreas distantes anatómicamente conectadas al sitio de la inyección y con patología -syn podría reflejar con mayor precisión la respuesta inmune debida al mal manejo neuronal -syn como podría ocurrir en los pacientes. Por último, la elección del control; si se usa -syn monomérico, esto podría reflejar una "respuesta saludable a -syn" frente al control alternativo de PBS/solución salina correspondiente a una ausencia de respuesta inmunitaria.

Inmunidad periférica en la enfermedad de Parkinson: evidencia de compromiso e infiltración de monocitos

La presencia de patología -syn en la periferia y la neuropatía periférica en la EP respalda una afección más holística del sistema nervioso en la EP [31]. Esta patología periférica -syn ocurre temprano, ya que también se observa en pacientes con RBD y EP prodrómica [4]. Dado que la antigenicidad de -syn es cierta tanto para la microglía como para los monocitos [103, 111], se espera que se produzca una respuesta inmunitaria innata tanto en el cerebro como en la periferia, y su interacción dará forma a la respuesta inmunitaria integrada en la EP (Fig. 1 ).

En consecuencia, hemos demostrado que, en pacientes con RBD, la expresión de TLR4 en monocitos sanguíneos se correlacionó directamente con la activación del cerebro inmune e indirectamente con la neurotransmisión dopaminérgica como se muestra por PET (Farmen, Romero-Ramos, et al., no publicado), por lo tanto apoyando una respuesta inmune temprana central y periférica, y un diálogo entre cerebro y periferia que se asocia al evento neurodegenerativo. Sin embargo, no está claro cuánto de esto se ejerce desde la periferia o mediante el reclutamiento y la infiltración.

Se ha sugerido la infiltración de monocitos/macrófagos en la EP basándose en el aumento de la expresión en el cerebro de proteínas asociadas con células mieloides no microglía, como CD163 y CCR2 (fig. 1). Hemos demostrado un aumento en las células que expresan el receptor eliminador CD163 en el cerebro de modelos de PD de roedores [78, 170], lo que está de acuerdo con los hallazgos en cerebros post mortem de pacientes con PD [139]. La modificación antiinflamatoria farmacológica de la población CD163 plus en la periferia dio como resultado una neuroprotección parcial en el SN del modelo de enfermedad de Parkinson en ratas [170]. Se ha sugerido que el eje CCL2-CCR2 desempeña un papel importante en la infiltración de monocitos en el cerebro inflamado [63]. Hemos demostrado que los monocitos CCR2 más se infiltran en el cerebro en un modelo de ratón con EP basado en -syn y la eliminación genética de CCR2 fue neuroprotectora, lo que sugiere un papel perjudicial para los monocitos infiltrados en la EP [80].

Para respaldar aún más el papel de CCR2, se encontró que el receptor estaba regulado al alza en los monocitos clásicos de pacientes con EP, a pesar de que el número total de CCR2 más monocitos se redujo [54], mientras que otro estudio mostró la activación del eje CCR2-CCL2 [142 ] y el enriquecimiento de CCL2 en la sangre de los pacientes [67]. En particular, las diferencias en los niveles de CCL2 en suero o LCR parecen estar asociadas con diferentes subtipos clínicos de EP [17, 73]. Por lo tanto, los monocitos CD163 plus o CCR2 plus parecen jugar un papel en la neurodegeneración en la EP no solo por su acción en la periferia sino también por inflar el cerebro.

Cambios en las subpoblaciones de monocitos en la enfermedad de Parkinson

El perfil genético de los monocitos puede distinguir la EP de los controles sanos, lo que respalda una respuesta asociada a la enfermedad en esta población [67]. Este enfoque identificó una firma transcriptómica distinta en monocitos de pacientes con EP temprana, con genes expresados ​​diferencialmente como HLADQB1 (sistema MHCII), MYD88 (asociado a TLR2 y 4), REL (miembro de los factores de transcripción NFκB) y TNF [156], lo que confirma la relevancia temprana del sistema inmunitario en la EP. La expresión génica también fue diferente en los fenotipos de progresión rápida versus lenta de la enfermedad de Parkinson [140]. Aunque los datos obtenidos en estos estudios son más bien exploratorios y en ocasiones abrumadores, confirman la participación activa de los monocitos en etapas tempranas de la enfermedad y su relevancia en la manifestación clínica de los pacientes.

Los monocitos sanguíneos generalmente se subclasifican según la expresión de CD14 y CD16 [95]. Los monocitos clásicos (CD14 más /CD16-) muestran la mayor expresión de receptores de quimiocinas y, cuando se activan, liberan IL-10, CCL2, IL-6 y RANTES [189]. Pueden diferenciarse en macrófagos derivados de monocitos y células dendríticas (DC) y desempeñar un papel integral en la formación de la inflamación y su resolución en los tejidos, conectando los sistemas innato y adaptativo. Los monocitos intermedios (CD14 plus /CD16 plus) expresan los niveles más altos de moléculas relacionadas con la presentación de antígenos (HLADR=MHCII) y secretan TNF, IL-1 , IL-6 e IL{ {16}} [189].

Estas citocinas también son liberadas por los monocitos no clásicos (CD14-/CD16 plus), pero no expresan MHCII [189], y recientemente se ha propuesto que actúen como guardianes de la vasculatura al vigilar la integridad de las células endoteliales. [7]. Los monocitos clásicos pueden convertirse en monocitos intermedios antes de diferenciarse finalmente en monocitos no clásicos in vivo [136]. El análisis de las subpoblaciones de monocitos sanguíneos en la EP ha arrojado algunos resultados contradictorios, con algunos grupos que no informaron cambios [156, 157] mientras que otros informaron un aumento de los monocitos clásicos con una disminución paralela en la población no clásica [67, 185]. Estos resultados contradictorios pueden deberse a diferencias de cohortes, en particular, el subtipo de EP o la duración de la enfermedad pueden ser un factor crucial. En consecuencia, nuestros datos muestran un aumento de los monocitos clásicos en la EP prodrómica RBD (Farmen, Romero-Ramos, et al., no publicado) y en la EP temprana (<5y), to decrease later in the disease (Nissen, Romero-Ramos, et al., unpublished). This suggests a response aiming to resolve inflammation early in the disease that later fails as the disease advances.

Cambios funcionales en los monocitos en la enfermedad de Parkinson: activación anormal, fagocitosis y proliferación

La participación de los monocitos en la EP se corrobora aún más por la incapacidad sugerida de las células mieloides de los pacientes con EP para generar una respuesta sana y equilibrada a diferentes estímulos, en particular -syn. Hemos demostrado que las PBMC de pacientes con EP mostraron una sensibilidad reducida a LPS y estimulación fibrilar -syn y no pudieron modular la expresión de proteínas como CD163, ni inducir de manera eficiente la liberación de citoquinas en comparación con las PBMC de control [128].

Sin embargo, los estudios del grupo de Danzer informaron que los monocitos CD14 plus de pacientes con EP son hiperactivos y desregulados en respuesta a diferentes estímulos, como -syn patológico [67, 68]; aunque el grupo de Williams-Gray no encontró cambios con las células seleccionadas de CD14 [184] o con las PBMC [183]. Una vez más, estas discrepancias probablemente se deban a las diferencias en las cohortes, la metodología y los biomarcadores utilizados. En particular, algunos grupos diferenciaron monocitos en macrófagos o preseleccionaron células CD14 plus para su análisis, mientras que otros usaron PBMC, lo que podría dar lugar a interacciones celulares dentro del cultivo que serían relevantes para el resultado (por ejemplo, con células T). Se necesita un mejor consenso en el campo de cómo abordar estos estudios funcionales y cómo estas células responden a la estimulación específica de -syn.

Con respecto a la capacidad fagocítica de los monocitos, dos laboratorios informaron una disminución de la funcionalidad en las células de los pacientes con EP [57,67]. Esta disminución en la fagocitosis parece deberse a la propia -syn, que se encontró que aumenta intracelularmente [57]. Sin embargo, otro estudio informó una mayor capacidad fagocítica en monocitos de pacientes con EP poco después del diagnóstico.<5y, H and Y 2), suggesting again disease duration is a crucial factor. Notably, the authors report changes only while using autologous serum, vs. the standard animal serum, thus highlighting the relevance of the complex disease environment found in vivo, vs. the simplification of in vitro assays [184]. 

Sin embargo, el mismo grupo mostró recientemente que esta mayor capacidad fagocítica no era cierta cuando se evaluó específicamente la captación/depuración de -syn (incluso utilizando suero autólogo), lo que sugiere una cierta falla selectiva o regulación a la baja en el proceso de captación de -syn en la EP [185] . Sorprendentemente, esto ocurrió a pesar de una mayor expresión de TLR4 en los monocitos PD, lo que no condujo a una mayor respuesta a LPS (un activador de TLR4) o una mayor captación de -syn (como se esperaba en base a la eliminación sugerida de -syn mediada por TLR4 [50] ). Esto sugiere además un deterioro funcional de los monocitos en pacientes con EP que, junto con la disminución de la capacidad de los macrófagos para captar -syn relacionada con la edad, podría desempeñar un papel importante en la progresión de la EP [12].

Sugiriendo una tensión en las células inmunitarias durante la EP, informamos una capacidad de supervivencia reducida in vitro de las PBMC derivadas de la EP con un aumento paralelo en la capacidad proliferativa monocítica, particularmente en pacientes con una edad de inicio tardía y una duración más corta de la enfermedad [128]. En consecuencia, el enriquecimiento de precursores de monocitos es un evento temprano en pacientes con EP [54] que podría estar asociado con la expansión de la población clásica de monocitos en etapas tempranas de la enfermedad, como se mencionó anteriormente. En conjunto, esto podría indicar una respuesta compensatoria inicial que apunta a resolver el evento inflamatorio, que finalmente se pierde con el tiempo, lo que sugiere que el curso de la progresión de la enfermedad es un factor relevante a considerar cuando se estudian las respuestas inmunes en la EP. El trabajo in vitro realizado hasta el momento también respalda una población monocítica que es funcionalmente diferente de la de los sujetos sanos. Sin embargo, se necesitan mejores definiciones de cohortes dividiendo los casos según la duración de la enfermedad, el subtipo o el pronóstico para definir adecuadamente el papel de las células inmunitarias.

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