Neuroinflamación

Grupo de Neuroinflamación

Neuroinflamación

 

Investigador principal: Dr. Eduardo Molina Holgado
E-mail: eduardom@sescam.jccm.es

 

Desde la puesta en marcha del laboratorio en 2003, nuestro objetivo ha sido desarrollar líneas de investigación en lesión medular, buscando nuevas dianas terapéuticas neuro-protectoras y neuro-regenerativas. Para ello, hemos tomado como punto de partida nuestros conocimientos previos sobre la respuesta del sistema nervioso al daño agudo y sobre la biología del sistema endocannabinoide en procesos inflamatorios y en modelos de lesión desmielinizante.

 

A lo largo de estos años hemos obtenido financiación pública (Proyectos de la Fundación para la investigación en Salud de Castilla La Mancha-FISCAM y del Instituto de Salud Carlos III) y privada (Proyectos de la Fundación Mutua Madrileña y de la Fundación Wings For Life). Gracias a ello, hemos desarrollado las técnicas y protocolos quirúrgicos y de estudio de la lesión (análisis locomotor, sensorial, histológico, genómico, proteómico y por citometría) que nos han permitido establecer las bases de la acción de los endocannabinoides sobre la médula lesionada, profundizar en el papel de la inflamación en la lesión y contribuir al conocimiento del comportamiento de las células madre neurales en ratas y humanos. Todo ello se ha plasmado en numerosos artículos publicados en revistas internacionales indexadas en MedLine, en comunicaciones presentadas en distintos congresos nacionales e internacionales, en actividades de divulgación y formación y en patentes (ver CVs adjuntos).

 

 

 

 

Publicaciones seleccionadas

 

- Garcia-Ovejero D et al. (2009) The endocannabinoid system is activated in response to spinal cord injury in rats. Neurobiol of Disease 33: 57-71.

 

- Gomez O et al. (2010) The constitutive production of the endocannabinoid 2-arachidonoylglycerol participates in oligodendrocyte differentiation. GLIA 58:1913-1927.

 

- Arevalo-Martin A et al. (2012) The early activation of the endocannabinoid system after spinal cord injury is an endogenous protective response involved in the spontaneous motor recovery. PLOS ONE 7 (11):e49057.

 

- Garcia-Ovejero D et al. (2014) Progesterone reduces secondary damage, preserves white matter and improves locomotor outcome after spinal cord contusion. J Neurotrauma. 31:857-871.

 

- Garcia-Ovejero D et al. (2015). The ependymal region of the adult human spinal cord differs from other species and shows ependymoma-like features. Brain 138(Pt 6):1583-97.

 

- Gomez O et al. (2015) A Basal Tone of 2-Arachidonoylglycerol Contributes to Early Oligodendrocyte Progenitor Proliferation by Activating Phosphatidylinositol 3-Kinase (PI3K)/AKT and the Mammalian Target of Rapamycin (MTOR) Pathways. J Neuroimmune Pharmacol 10:309–317.

 

- Arevalo-Martin A et al. (2016) Cannabinoids to treat Spinal Cord injury. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 64: 190-199.

 

 

 

Equipo

 

Eduardo Molina-Holgado (Dr. en Ciencias Neurológicas, Universidad de Montreal, Canadá 1994)

 

Ángel Arévalo Martín (Dr. en Ciencias Biológicas, Universidad Complutense de Madrid 2003)

 

Daniel García Ovejero (Dr. en Ciencias Biológicas, Universidad  Complutense de Madrid 2004)

 

Rafael Moreno Luna (Dr. en Ciencias Biológicas, Universidad de Córdoba 2002)

 

Pedro Felipe Esteban Ruiz (Dr. en Ciencias Biológicas, Universidad de Salamanca 1996)

 

Beatriz Paniagua Torija (Grado en Bioquímica, Universidad de Castilla-La Mancha 2017)

 

Concepción Sánchez-Caro (Técnico Especialista de laboratorio)

 

 

 

Líneas de investigación

 

1- Papel del receptor CB1 y ligandos endocannabinoides en remielinización axonal en lesión medular y patologías desmielinizantes.

 

2- Estudio del papel de la autoinmunidad en la recuperación de la lesión medular.

 

3- Estudio de los nichos neurogénicos de la médula espinal y su modulación por cannabinoides y mediadores inflamatorios.

 

 

 

Logros

 

- En el año 2003 presentamos las primeras pruebas de la existencia de receptores de cannabinoides funcionales en oligodendrocitos en cultivo y en la sustancia blanca del cerebro de la rata (Molina-Holgado y cols. J. Neurosci. 2003). Posteriormente, hemos demostrado que el oligodendrocito expresa también enzimas de síntesis y de degradación de endocannabinoides. Estas células liberan al medio 2-araquidonoil glicerol (2-AG), endocannabinoide cuya acción es esencial para la proliferación, migración y diferenciación de los precursores del oligodendrocito (OPCs) (Gomez y cols. 2010, 2011 y 2015). También hemos mostrado que los endocannabinoides contribuyen a la proliferación de las células madre neurales a través del receptor CB2 (Molina-Holgado y cols. 2007) y que son necesarios para la mielinización de los tractos axonales en el cerebro de rata durante el periodo postnatal (Arevalo-Martin y cols. 2007).

 

- Hemos demostrado que el sistema endocannabinoide se activa tras una lesión medular como un sistema de defensa endógeno que es susceptible de ser modulado farmacológicamente para frenar el daño secundario (Arévalo-Martín y cols. 2010, 2012). Recientemente hemos publicado la primera revisión de la literatura sobre el tema (Arévalo-Martín y cols. 2016), donde además identificamos nuevas líneas de investigación y perspectivas en este campo.

Relacionado con la regulación de la inflamación y la autoinmunidad por el sistema endocannabinoide, hemos demostrado que los agonistas cannabinoides son terapéuticos en modelos experimentales de esclerosis múltiple al revertir la autoinmunidad frente a antígenos de mielina (Arévalo-Martín y cols. 2012).

 

- En colaboración con la Universidad de Buenos Aires, hemos determinado que un tratamiento farmacológico con progesterona es capaz de mejorar notablemente la función locomotora en ratas lesionadas y de modular la inflamación, preservar  la mielina, y reducir el daño axonal en un modelo clínicamente relevante de lesión medular experimental en ratas (Garcia-Ovejero y cols. 2014).

 

- Hemos mostrado que la región que alberga a las células madre neurales en la médula espinal (región ependimaria) es muy distinta entre el humano y el resto de especies, tanto desde el punto de vista morfológico como molecular. Para ello hemos utilizado imagen por resonancia magnética nuclear, histología y genómica en colaboración con grupos clínicos y básicos de nuestro Hospital y del Hospital de Trauma de Murnau (Alemania) (Garcia-Ovejero y cols. 2015; Gonzalez-Fernández y cols. 2016).

También hemos descrito las dianas del sistema cannabinoide en la región ependimaria de la médula espinal de animales de experimentación (ratas y ratones) y humanos adultos (Garcia-Ovejero y cols., 2013; Paniagua-Torija y cols., 2015).  Adicionalmente, hemos profundizado en el papel del ambiente inflamatorio sobre estos nichos neurogénicos y descrito una interacción entre la interleukina 1-beta y los cannabinoides en la regulación de las células madre neurales (Garcia-Ovejero y cols. 2014; Paniagua-Torija y cols. 2015).

 

 

Objetivos inmediatos

 

Los objetivos que nos planteamos para los próximos años se articulan entorno a las 3 líneas de investigación del laboratorio:

 

1- La actividad proremielinizante de los cannabinoides ha demostrado potencial terapéutico en diversas patologías. Con independencia de la etiología de éstas, la remielinización axonal requiere de la proliferación y migración de los precursores de oligodendrocitos (OPCs) a la zona desmielinizada y su diferenciación a oligodendrocitos premielinizantes. Nuestros resultados y los de otros grupos muestran que los cannabinoides actúan en todas estas etapas.

Por tanto, los receptores cannabinoides (especialmente el CB1), parecen buenos candidatos como diana terapéutica en el tratamiento de los déficits y anomalías de la mielina que ocurren tras una lesión medular. La línea de investigación, financiada actualmente en el marco del Plan estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación (Proyectos RETOS convocatoria 2015), pretende definir la localización y el interactoma del receptor CB1 tanto en el desarrollo in vitro de oligodendrocitos de la médula como tras una lesión medular para desarrollar una terapia farmacológica que induzca selectivamente los procesos biológicos necesarios para conseguir remielinizar los axones que se han preservado en un ambiente de inflamación cronificada, como sucede tras una lesión medular.

 

 

2- Entre los factores biológicos que pueden explicar las diferencias en la recuperación espontánea tras una lesión medular se encuentran los auto-anticuerpos que se inducen tras la lesión y que en modelos experimentales se ha demostrado que son patogénicos y contribuyen a impedir la recuperación funcional. Nuestro grupo tiene en activo un proyecto financiado por la Fundación Mutua Madrileña para determinar el perfil de autoanticuerpos en suero sanguíneo de 90 pacientes y 20 sujetos control, mediante Western Blot en 2 dimensiones seguido de espectrometría de masas. El estudio lo estamos realizando muestras tomadas a 2 tiempos, entre los cuales la mayoría de los pacientes experimenta cierto grado de recuperación y entre los que principalmente tiene lugar (si sucede) la recuperación significativa a la que hacíamos referencia. Mediante análisis multivariante el objetivo es relacionar qué perfiles de autoanticuerpos se relacionan con la mejor o peor recuperación. Además, para reducir en la medida de lo posible variables de confusión, estamos recopilando en paralelo la medicación de cada paciente, complicaciones entre los 2 tiempos de estudio y los parámetros estándar obtenidos mediante un sistemático de sangre.

 

 

3- En la línea de investigación dedicada al estudio de las células madre neurales y el nicho neurogénico,  estamos estudiando la proliferación del canal central humano después de lesión, en colaboración con la Universidad de Miami y estamos colaborando con la Universidad de Málaga, el Hospital Johns Hopkins y el Hospital de Trauma de Murnau en la búsqueda de un modelo animal de desaparición del canal central, así como en el estudio de los mecanismos que producen esta desaparición en los humanos.

 

 

 

Colaboraciones

 

-Dr. Francisco Molina-Holgado, Roehampton University (Reino Unido).

 

-Prof. Carmen Guaza, Instituto Cajal-CSIC (Madrid).

 

-Dr. Francisco Javier Rodriguez, Laboratorio de Neurología Molecular, Hospital Nacional de Parapléjicos.

 

-Dra. Florencia Labombarda, Universidad de Buenos Aires (Argentina).

 

-Dr. Lukas Grassner, Paracelsus Medical University Salzburg (Austria) y Trauma Center Murnau (Alemania).

 

-Dr. Isidro Ferrer, Institut de Neuropatologia, Servei d’Anatomia Patològica, IDIBELL-Hospital Universitari de Bellvitge, Universitat de Barcelona.

 

-Dr. Andrea Poretti, The John Hopkins Hospital  (EEUU).

 

-Dr. Michael Norenberg, The University of Miami Miller School of Medicine (EEUU).