Interacciones neuroinmunes en el sistema circadiano de mamíferos

• Autores: Marpegán, Luciano
• Año de publicación: 2005
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Golombek, Diego Andrés; Costas, Mónica Alejandra
• Materia: SUPRAQUIASMATICO; LPS; NF-KB; CITOQUINAS; RELOJ BIOLOGICO; HIPOTALAMO; SUPRACHIASMATIC; CYTOKINES; BIOLOGICAL CLOCK; HYPOTHALAMUS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El sistema circadiano de mamíferos, controlado por los núcleos supraquiasmáticos hipotalámicos (NSQ), modula variables comportamentales, hormonales e inmunológicas. Estas pueden, a su vez, modular la actividad de los NSQ por medio de vías de retroalimentación. En el presente trabajo estudiamos el efecto de dosis subpirogénicas de lipopolisacárido (LPS) de E.coli y de citoquinas proinflamatorias sobre el sistema circadiano de ratones C57Bl/6J. La administración de LPS (25μg/kg, i.p.) produjo retrasos de fase CT 15 y no tuvo efectos al administrarlo en otros horarios. Retrasos similares fueron obtenidos tras la administración endovenosa de LPS (25μg/kg) y con la administración intracerebroventricular (i.c.v.) de IL-1beta y TNFalfa. Si bien esto permite calificar al LPS y a las citoquinas como estímulos fóticos, no se observaron efectos aditivos cuando LPS y pulsos de luz fueron coadministrados, sugiriendo que existe alguna interacción entre las vías activadas por ambos estímulos. A CT 15 el LPS produjo un aumento de la inmunoreactividad de c-Fos en la región dorsal de los NSQ y la inducción de mPer en los núcleos paraventriculares hipotalámicos (NPV) sugiriendo que estas zonas podrían ser las receptoras de la información proveniente del sistema inmune. La administración de sulfasalazina, un inhibidor del factor de transcripción NF-κB, disminuyó significativamente el cambio de fase inducido por LPS, indicando que esta vía de transducción de señales participa en la interacción entre el sistema inmune y el reloj biológico. Analizamos el rol de los astrocitos como posibles mediadores de la interacción inmunecircadiana estudiando la expresión de GFAP en los NSQ y analizando la capacidad de estas células de responder a citoquinas y LPS por medio de la activación de NF-κB. El análisis de la inmunorreactividad de GFAP fue realizado a lo largo del día, mostrando una tendencia a presentar variaciones con valores máximos a ZT3 y mínimos a ZT21. La presencia de NF-κB en astrocitos fue demostrada por inmunomarcación en los NSQ y en cultivos primarios de glía de NSQ. In vitro, la actividad κB aumentó aproximadamente 3 veces en respuesta a LPS y TNFα , y 1.7 veces con IL-1α. Los resultados presentados permiten establecer un modelo de interacción recíproca entre los sistemas inmune y circadiano en el que el sistema circadiano modula variables inmunológicas a lo largo del día y éstas, a su vez, son capaces de informar al oscilador central acerca de su situación. Es probable que las respuestas del oscilador central involucren la activación del factor de transcripción NF-κB y estén mediadas por los astrocitos de los NSQ. La interacción entre estos sistemas podría tener relevancia tanto en condiciones normales como en condiciones patológicas.
The mammalian circadian system is controlled by the hypothalamic suprachiasmatic nuclei (NSQ), modulating behavioural, hormonal and immunological variables. Many of these variables can also modulate NSQ activity trough a feedback pathway. In the present work we studied the efect of subfebrile doses of E.coli derived lypopolisaccharide and proinflammatory cytokines on the C57Bl/6J mice circadian system. The intraperitoneal administration (i.p.) of LPS induced phase delays (-43±10 min.) on the wheel running activity rhythm when administered at CT 15 in a 25μg/kg dose, having no effects at other circadian times. Similar delays were obtained after intravenous administration (i.v.) of the same LPS dose or after the intracerebroventricular (i.c.v.) administration of IL-1beta and TNFalfa. Although this suggest that LPS and proinflammatory cytokines might be considered as photic stimuli, we observed no additive effects after light and LPS coadministration at CT15. This suggests that both pathways interact at some point. LPS administration at CT15 induced an increase in c-Fos immunoractivity in the dorsal NSQ and mPer transcritpiton within the hypothalamic paraventricular nuclei (NPV) suggesting that these may be the receptive areas for the incoming immune signals. Administration of sulfasalazine, a potent NF-κB inhibitor produced a significant decrease in the phase delays induced by LPS indicating that this transduction signaling pathway is involved in the circadian-immune interaction. We also analyzed the role of astrocytes as possible mediators in the inmune-circadian interaction studying the glial fibrillary acidic protein (GFAP) expression within the NSQ and analyzing also the capacity of these cells to respond to cytokines and LPS through NF-κB activation. GFAP immunoractivity studies where performed through all the day in Light:Dark conditions showing a trend to higher levels at ZT3 and lower levels at ZT21. The presence of NF-κB in astrocytes was demonstrated by colocalization experiments within the NSQ and in NSQ derived astrocyte primary cell-cultures. κB activity in vitro augmented about 3 fold in response to LPS (2 μg/ml) and TNFα (20 ng/ml) and, 1.7 fold with IL-1α (100 ng/ml). These reults allow us to propose an interaction model between the immune and circadian systems in wich the circadian system modulates immune variables throughout the day and, in turn, these variables can modulate the circadian pacemaker’s activity. NF-κB transcription factor is probably involved in this interaction and NSQ astrocytes are likely to be the mediators. The interaction between these systems may be relevant in normal and pathological conditions.
Fil: Marpegán, Luciano. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.