Estudio de la función de la heat shock protein-70 en la patogenia de la esclerosis múltiple

Abstract

La proteína de choque térmico [heat shock protein (Hsp)-70] es una chaperona inducible por condiciones de estrés celular que puede ejercer una función citoprotectora y antiapoptótica a nivel intracelular, mientras que cuando es secretada al medio extracelular la Hsp70 actúa promoviendo la respuesta inmune, tanto la innata como la adaptativa. El objetivo de esta tesis doctoral es estudiar la función de la Hsp70 en la patogenia de la esclerosis múltiple (EM); una enfermedad crónica, inflamatoria y desmielinizante en la cual la Hsp70 puede ejercer tanto una función beneficiosa, actuando como molécula citoprotectora en el sistema nervioso central (SNC), como una función perjudicial, potenciando la respuesta autoinmunitaria. Con esta finalidad, se cuantificó la expresión génica y proteica de Hsp70 en pacientes con EM en comparación con controles sanos (CS), observándose un aumento de la expresión basal de Hsp70 en las células mononucleares de sangre periférica y, en consecuencia, una reducción de la capacidad de inducción de su expresión tras ser sometidas a condiciones de estrés. Estos hallazgos parecen estar relacionados con el estado de activación crónica resultante de la respuesta inmunológica que tiene lugar en los pacientes con EM, por lo que decidimos estudiar la relevancia de Hsp70 en la patogenia de la EM mediante el análisis de su función citoprotectora e inmunológica en cultivos de células del SNC y en el modelo animal de la EM, la encefalomielitis autoinmune experimental (EAE). Los estudios in vitro, en cultivos de células del SNC sometidos a un estrés inflamatorio, así como el análisis del grado de desmielinización y de daño axonal en ratones con EAE deficientes en Hsp70 (Hsp70 KO) comparado con ratones control, no reveló un papel citoprotector relevante de la Hsp70 en el SNC. Sin embargo, los ratones Hsp70 KO y los ratones a los que se les había inhibido la expresión de Hsp70 mediante la administración de siRNA sí presentaron una reducción de la incidencia y una disminución de la severidad de la EAE en comparación con los ratones control; indicando que la Hsp70 participa, aunque no es crucial, en el desarrollo de la enfermedad. De esta forma, los estudios inmunológicos revelaron que los esplenocitos deficientes en Hsp70 presentaban un aumento de la respuesta antígeno específica aunque un nivel de producción de citocinas inflamatorias similar a los ratones control. Los resultados sugieren que aunque la función de Hsp70 no es decisiva en el desarrollo de la enfermedad, participa promoviendo una respuesta auto-reactiva eficiente. Por lo tanto, estrategias terapéuticas dirigidas a disminuir la expresión de Hsp70 podrían tener un efecto beneficioso reduciendo la respuesta autoinmune inicial que tiene lugar en los pacientes con EM, sin suponer un mayor perjuicio respecto a su función citoprotectora.

Heat shock protein (Hsp)-70 is a chaperone induced by cellular stress conditions which can mediate cytoprotective and antiapoptotic functions intracellularly, but when it is released to the extracellular milieu, Hsp70 acts triggering the immune response both innate and adaptive. The objective of this thesis is to study the function of Hsp70 in the pathogenesis of multiple sclerosis (MS); a chronic, inflammatory and demyelinating disease in which Hsp70 can develop a beneficial role, exerting citoprotective functions in the central nervous system (CNS), or a harmful role, promoting the autoimmune response. For this purpose, gene and protein expression of Hsp70 was measured in MS patients compared to healthy controls, finding an increase basal expression of Hsp70 in the peripheral blood mononuclear cells and, consequently, a reduced ability to induce expression after being subjected to stress conditions. These findings may be related with the state of chronic activation of the immune response in MS patients, so we decided to study the relevance of Hsp70 in the pathogenesis of MS by analysing their immune and cytoprotective functions in the animal model of MS, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), and in cultures of CNS cells. The study of the vulnerability of CNS cultures following inflammatory stress in vitro, as well as the analysis of the degree of demyelination or axonal damage in Hsp70 deficient (Hsp70 KO) mice with EAE compared to control mice, did not show a relevant cytoprotective role of Hsp70 in the CNS. In contrast, Hsp70 KO mice and mice treated with siRNA of Hsp70 exhibited a reduction in disease incidence and severity compared to control mice; thus, indicating that Hsp70 participates, although it is not critical, in the development of the disease. Moreover, immunological studies revealed that splenocytes from Hsp70KO mice with EAE showed an increased antigen-specific response although the level of inflammatory cytokines was similar to control mice. The results suggest that although the function of Hsp70 is not critical in the development of the disease, it participates promoting an efficient auto-reactive response. Therefore, therapeutic strategies directed to decrease the expression of Hsp70 may have a beneficial effect by reducing the initial autoimmune response that occurs in MS patients, without being harmful regarding its cytoprotective function.