Sistema endocannabinoide y neuroinflamación inducida por el péptido amiloide: papel del receptor CB2

Abstract

La enfermedad de Alzheimer (EA) es la principal causa de demencia y uno de los principales motivos de discapacidad en la población envejecida. Se caracteriza por una pérdida progresiva de la función cognitiva, incluida la memoria, el pensamiento y el juicio. Las principales características neuropatológicas de un cerebro Alzheimer son la acumulación extracelular de placas de β-amiloide (Aβ) y los depósitos intraneuronales de ovillos neurofibrilares (NFTs). Las placas neuríticas están formadas por agregados del péptido Aβ que deriva de la escisión anormal de la proteína precursora de amiloide (APP) en péptidos hidrofóbicos de Aβ. Se cree que este péptido es el principal desencadenante de esta patología, basándose principalmente en la evidencia de casos de EA de tipo familiar, lo que conllevó a la hipótesis de la cascada amiloide de la EA. Los NFTs están formados por agregados de la proteína Tau hiperfosforilada, la cual se acumula en el citoplasma neuronal, conduciendo a la desestabilización de los microtúbulos y del transporte axonal. Estos cambios patológicos, se ven acompañados de manera frecuente por microgliosis y astrogliosis reactiva, estrés oxidativo y la activación de una respuesta inflamatoria dentro del cerebro, que resulta finalmente en daño neuronal, pérdida de sinapsis y la consecuente neurodegeneración. Un pequeño porcentaje de los casos de EA son el resultado de mutaciones genéticas en cualquiera de estos tres genes específicos: APP, y presenilinas 1 y 2 (PS1 y PS2); pero en la gran mayoría de los casos la enfermedad no se hereda genéticamente, y los expertos creen que la EA, al igual que otras enfermedades crónicas comunes, se desarrolla como resultado de múltiples factores que están interactuando, en lugar de por una única causa. La edad es el principal factor de riesgo en la EA, ya que la gran mayoría de las personas que padecen esta enfermedad tienen 65 años o más. La prevalencia global de la demencia asciende a 24 millones de personas y se prevé que este número aumentará 4 veces para el año 2050. Actualmente, los tratamientos disponibles únicamente disminuyen los síntomas derivados de la enfermedad; sin embargo, estos compuestos no previenen, enlentecen ni frenan el avance de la patología. Debido a estos hechos, existe una urgente necesidad de encontrar nuevas dianas terapéuticas para la EA. Diferentes estudios han descrito que el sistema endocannabinoide (SEC) desempeña un importante papel en el proceso desencadenado por la deposición de β-amiloide en forma de placas neuríticas en la EA. Específicamente, nosotros sugerimos que el receptor cannabinoide CB2 contribuye a esta interacción. La justificación de este enfoque se basa en estudios previos de nuestro grupo y de otros grupos de investigación que muestran que el receptor cannabinoide CB2 está implicado en la respuesta neuroinflamatoria del cerebro, ya que la expresión de este receptor se induce en diferentes tipos de daño crónico. Este hecho le convierte en una atractiva diana para el desarrollo de nuevas terapias. Sin embargo, nuestro conocimiento actual de las funciones fisiopatológicas de este receptor se ha visto limitado por problemas metodológicos, tales como la baja especificidad de los anticuerpos dirigidos contra la proteína CB2 así como la dificultad de usar animales CB2 knockouts como control. Con el fin de resolver algunos de estos problemas, hemos generado una nueva línea de ratones transgénicos que pueden ayudar a revelar el papel fisiopatológico del receptor cannabinoide CB2. Este nuevo modelo de ratón se generó insertando el gen reportero egfp precedido de una secuencia IRES en la región 3´UTR del gen cnr2. Esta nueva aproximación, permite la expresión del gen reportero, egfp, bajo el control del promotor del gen de cnr2 y en la transcripción de un mismo ARNm bicistrónico que la proteína CB2. Además, toda la región codificante del exón 3´UTR y del knock-in reportero egfp está flanqueada por dos sitios loxP, permitiendo la inactivación condicional del gen cnr2. El modelo de ratón (CB2EGFP/f/f) se generó por recombinación homóloga en células madre embrionarias, en el fondo genético C57BL/6J. Posteriormente, cruzamos los ratones CB2EGFP/f/f con ratones transgénicos que coexpresan 5 mutaciones de la forma familiar de la EA (5XFAD), dando como resultado los ratones 5XFAD/CB2EGFP/f/f. Estos ratones producen cantidades masivas del péptido Aβ1-42 y presentan placas neuríticas desde los 3 meses de edad, las cuales aumentan progresivamente con el paso del tiempo. Se produce así una intensa neuroinflamación en las áreas cerebrales de corteza, hipocampo y tálamo de los ratones 5XFAD/CB2EGFP/f/f, lo que desencadena la activación glial. En este contexto, encontramos una intensa señal de EGFP en las células asociadas a las placas neuríticas que presentaban características morfológicas de microglía en esas mismas regiones, mientras que esta señal era imperceptible en otros tipos de células en el SNC. Esta observación fue además corroborada mediante estudios de colocalización con Iba-1, confirmando que la expresión de EGFP estaba restringida a las células microgliales activadas que se encontraban en la proximidad de las placas de amiloide. Estos datos indican que, aunque la expresión del receptor cannabinoide CB2 no es detectable en el SNC de ratones sanos, éste era capaz de sobreexpresarse en el contexto de la neuroinflamación generada por la deposición de amiloide. Además, también investigamos si la formación de placas de Aβ, los niveles de amiloide soluble, los niveles de APP y la neuroinflamación podrían verse afectados por la ausencia del receptor cannabinoide CB2, mediante la generación de una nueva cepa de ratones con el receptor CB2 delecionado (5XFAD/CB2-/-). Observamos así que los ratones 5XFAD/CB2-/- exhibían una pequeña, pero significativa, disminución en la densidad de placas neuríticas y en los niveles de APP, que no se vio acompañada por una disminución en los niveles de Aβ1-42 soluble, reducción de la microgliosis, o cambios en la expresión de IL1β y TNFα. Sin embargo, encontramos una significativa disminución en los niveles de la enzima proinflamatoria COX-2 en los ratones 5XFAD/CB2-/-. También hemos abordado la relevancia funcional de esta expresión selectiva de los receptores CB2 en la microglía activada. Para ello, se trataron ratones 5XFAD/CB2EGFP/f/f con un agonista específico de CB2 (HU308; 5mg/kg) o un antagonista (SR144528; 1mg/kg), i.p., durante 19 días. Ambos compuestos produjeron una disminución en la densidad de las placas de β-amiloide en el hipocampo, en los niveles de APP, y disminuyeron la expresión de la citoquina proinflamatoria IL1β, sin generar cambios en la microgliosis o en la enzima proinflamatoria COX-2. Por tanto, llegamos a la conclusión de que ambos compuestos condujeron paradójicamente a cambios similares, que podrían explicarse por las propiedades específicas del receptor CB2 y por el perfil farmacológico del HU308 y SR144528. Además, pudimos apreciar que los niveles de expresión de CB2 disminuían significativamente con el tratamiento del HU308 a la dosis de 5 mg/kg, lo que sugiere que el uso de una dosis excesivamente alta podría estar desensibilizando al receptor o reprimiendo su expresión. En su conjunto, estas observaciones apuntan a un relevante papel para los receptores cannabinoides CB2 en la fisiopatología de la EA que reclama una mayor atención para el SEC en el futuro.