Células del neuroepitelio olfativo de pacientes para la búsqueda de un modelo in vitro e in vivo en trastornos psiquiátricos
En las enfermedades mentales, la búsqueda de biomarcadores se ha visto frenada por la imposibilidad de obtener muestras neurales de pacientes vivos. El neuroepitelio olfativo (“Olfactory NEuroepithelium”, ONE) es un tejido nervioso periférico que representa un interesante modelo sustitutivo para estudiar los efectos de fármacos en el cerebro, así como la propia etiopatogenia de la enfermedad, ya que está estrechamente relacionado con el sistema nervioso central. En la presente tesis utilizamos células derivadas de ONE humano como herramienta para buscar factores de riesgo biológicos en los trastornos mentales, concretamente factores de riesgo potenciados por el consumo de cannabis y factores de riesgo y de respuesta al tratamiento farmacológico en el trastorno bipolar tipo I (bipolar disorder I, BDI). El cannabis es la tercera sustancia psicoactiva más consumida, pero también recibe una atención considerable como posible fármaco terapéutico. El BD es una enfermedad psiquiátrica altamente heredable, con una prevalencia a lo largo de la vida del 1-3%. El tratamiento de primera línea es el litio que consigue una respuesta satisfactoria en monoterapia de aproximadamente un 30%. La falta de comprensión neurobiológica de estas patologías impide la mejora de los actuales tratamientos y el descubrimiento de nuevas dianas terapéuticas. En esta tesis utilizamos células ONE de consumidores crónicos de cannabis y de sujetos control sanos para evaluar alteraciones en los procesos celulares relevantes, e identificar cambios en las vías proteómicas funcionales debido al consumo de cannabis. Siguiendo una estrategia similar, buscamos biomarcadores que puedan ayudar a predecir la respuesta clínica al litio en pacientes con BD que responden (lithium responder, LR) o no al litio (lithium non responder, LNR), y descubrir nuevas dianas terapéuticas. Además, estudiaremos el potencial de diferenciación neural de las células derivadas del neuroepitelio olfativo in vivo. Las células del ONE de consumidores de cannabis mostraron alteraciones en la expresión de proteínas relacionadas con el citoesqueleto, la proliferación y la muerte celular. Nuestros resultados indican que el cannabis puede alterar procesos clave del cerebro en desarrollo, algunos de los cuales son similares a los registrados en trastornos mentales como la esquizofrenia y el trastorno bipolar. Estudios posteriores demostraron que el cannabis provocaba un aumento del tamaño de las células y alteraciones morfológicas evidentes a través de la tinción de β-Tubulina III, así como una mayor expresión de β- actina y una disminución en la adhesión focal, sugiriendo anormalidades del citoesqueleto y del sistema de adhesión celular. Por otro lado, el análisis proteómico realizado tanto en las células derivadas de pacientes con BD como en muestras de sangre (Peripheral Blood Mononuclear Cell, PBMCs) extraídas de los pacientes mostró que la vía de señalización PKA estaba regulada a la baja en las células del ONE derivadas de pacientes LR en comparación con las de control sano, pero estaba regulada al alza en LNR. El tratamiento in vitro con litio restauró la vía PKA, pero exclusivamente en pacientes LR. Una de las funciones de la señalización PKA es la regulación del citoesqueleto, por eso, estudiamos las funciones celulares que podrían verse afectadas por este. Observamos que las células de ambos grupos de pacientes de BD mostraban menos puntos de adhesión al sustrato, que se restableció tras el tratamiento con litio, mientras las células de pacientes LNR mostraron un aumento del tamaño celular que no fueron restauradas por el litio. Observamos también una disminución en la migración celular tanto en pacientes LNR y LR respecto al control que no fue restaurada por el litio. Realizamos también un análisis ROC de varias proteínas que destacaron como marcadores significativamente discriminantes de la respuesta al litio. Además, de las 48 proteínas que cambiaron su expresión al comparar las células de LR o LNR con las de control, sólo una de ellas, la proteína TK2, se restauró sólo en LR tras el tratamiento con litio (AUC: 93,8%; Pvalue: 0,006). In vivo, las células progenitoras derivadas de neuroepitelio olfativo tras cuatro semanas de implantación sobreviven, estas células no presentan marcadores gliales (GFAP), sin embargo, hay un alto porcentaje de células Neun+ en el hipocampo de ratones nude adultos. Estos resultados indicarían que las células humanas ONE son capaces de integrarse en el circuito neuronal de un ratón nude y diferenciarse hacía neuronas maduras. Sin embargo, no se observaron diferencias significativas en la diferenciación neuronal entre los diferentes grupos experimentales (ratones con células injertadas de controles, pacientes LR y LNR). Aunque si se tiene en cuenta la distribución de las células progenitoras humanas derivadas del neuroepitelio olfativo en las diferentes áreas del hipocampo podemos observar un aumento de células humanas que coexpresan NeuN solo en los pacientes LNR respecto a los LR. Los resultados de esta tesis permitirán comprender mejor las bases biológicas del consumo de cannabis y del BD, identificar nuevos biomarcadores que indiquen qué pacientes tienen más probabilidades de responder adecuadamente al tratamiento con litio, y allanar el camino para el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas.
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