Papel de la microglía en la regulación de la respuesta inmunitaria adquirida

Abstract

Numerosos estudios han demostrado a lo largo de los años, el papel fundamental que juegan las células de microglía en el funcionamiento del SNC. No sólo en condiciones normales, donde controlan la correcta homeóstasis del tejido, sino también en todas aquellas situaciones que, como consecuencia de alteraciones y procesos patológicos diversos, conllevan a una pérdida de esta homeóstasis. En respuesta a todas estas situaciones, las células de microglía son capaces de detectar rápidamente el daño y actuar de una manera específica en función del tipo de perturbación que se produzca en su entorno. Esta respuesta microglial ha sido ampliamente estudiada en daños agudos, en los que la microglía actúa como parte del sistema inmune innato, sin embargo los procesos que subyacen a la reactividad microglial ante una situación de inmunidad adquirida, así como la comunicación que se establece entre estas células microgliales y las células inmunes periféricas infiltradas permanecen en muchos aspectos sin esclarecer. En el presente trabajo hemos caracterizado el patrón de reactividad microglial y su relación con las diferentes poblaciones de linfocitos infiltrados a lo largo de las diferentes fases de la evolución que acontecen en un modelo agudo de encefalopatía autoinmune experimental (EAE). <br/>Nuestros estudios demuestran que las células de microglía se activan en respuesta a la inducción de la EAE y presentan un patrón de activación específico en cada una de las fases. Durante la fase de inducción y pico del proceso patológico, en estrecha relación con el aumento de la sintomatología clínica que se manifiesta por un progresivo deterioro de las funciones motoras, estas células microgliales experimentan cambios morfológicos y en su distribución acumulándose alrededor de los vasos sanguíneos. Además de microglía reactiva y posiblemente de macrófagos de origen sanguíneo, se observa también un gran número de linfocitos infiltrados, mayoritariamente del tipo T-cooperador y subtipo Th1 (pro-inflamatorio), si bien también se observan linfocitos T-citotóxicos y T-&#947;&#948;. En estas fases, la activación microglial se caracteriza a nivel fenotípico por el aumento en la expresión de moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad clase I y clase II (MHC-clase I y MHC-clase II) sin expresión concomitante de moléculas co-estimuladoras B7.1 o B7.2, es decir las células de microglía activadas presentan en estas circunstancias un fenotipo característico de células dendríticas inmaduras; hecho que hemos corroborado con la demostración de la expresión del marcador CD1. En este contexto, la señal que inducen estas células de microglía a los linfocitos infiltrados, podría estar implicada en la modulación del proceso inflamatorio induciendo la apoptosis o anergia linfocitaria. <br/>Durante la fase de recuperación, a pesar de que los animales experimentan una progresiva mejora sintomatológica, las células de microglía siguen mostrando una morfología, distribución y patrón de expresión de moléculas característicos de células reactivas. Si bien, en general, las células de microglía siguen mostrando el mismo patrón fenotípico (CD1+, MHC-I+, MHC-II+, B7.1- y B7.2-), aquellas localizadas en el entorno de algunos vasos sanguíneos expresan diferencialmente la molécula B7.2. Durante esta fase, además, el número total de linfocitos T-cooperadores, T-citotóxicos y T-&#947;&#948; se mantiene muy elevado con valores similares a los observados en las fases anteriores. Es interesante señalar que ya no encontramos linfocitos Th1 y la población de T-cooperadores está constituida por los subtipos Th17 y T-regs. Los linfocitos que se acumulan en las inmediaciones de los vasos sanguíneos expresan CTLA-4, uno de los co-receptores de B7.2. En este nuevo contexto, la interacción de las células de microglía B7.2+ con estos linfocitos CTLA-4+ podría ser la responsable de la resolución de la respuesta immunitaria y la inducción de la tolerancia. <br/>En su conjunto los resultados obtenidos evidencian que la microglía juega un papel clave en la evolución de la respuesta inmune adquirida modulando la activación e inactivación de las diferentes poblaciones linfocitarias implicadas tanto en la inducción del proceso inmune/inflamatorio como en su posterior resolución. <br/>La realización de este trabajo ha sido financiada por las siguientes ayudas: Beca pre-doctoral de formación de investigadores de la UAB (UAB2004-11), Fundación La Maratón de TV3, Fundación Alicia Koplowitz, Fundación Uriach y Ministerio Español de Ciencia e Innovación (BFU2005-02783, BFU2008-04407).

Over the years, numerous studies have demonstrated the fundamental role played by microglial cells in the CNS, not only in normal conditions where they control the correct tissue homeostasis, but also in all those situations in which, as a result of alterations and pathologies, homeostasis may be disturbed. Thus, when the integrity of the nervous tissue is disrupted, microglial cells are activated, showing specific activation patterns which fully depend on changes in the particular micro-environment. The microglial response has been widely studied in acute injuries in which microglia act as an intrinsic element of the innate immune system. However, the processes underlying microglial reactivity in situations of acquired immunity, as well as the relationship established between these microglial cells and infiltrating peripheral immune cells, remain poorly understood. In this study we have characterized the pattern of microglial reactivity and their relationship with the different populations of infiltrated lymphocytes, along the evolution of an acute model of experimental autoimmune encephalopathy (EAE) induced in Lewis rat. <br/>Our studies have demonstrated that microglial cells became activated in response to EAE induction, showing a specific activation pattern in each phase along disease evolution. During the inductive and peak phases, microglial cells showed changes in morphology and distribution, in close association with the increase of clinical symptoms, manifested by a progressive deterioration of motor function. These microglial cells progressively shorten their ramifications leading to amoeboid morphologies. Microglia and blood-borne macrophages increased in number and accumulated around blood vessels. In addition, a large number of infiltrated lymphocytes were also detected during the inductive and peak phases. These lymphocytes belong mostly to the T-helper phenotype (pro-inflammatory Th1 cells), although T-cytotoxic and &#947;&#948; T-cells were also observed. Activated microglial cells displayed an immature dendritic cell phenotype characterized by expression of CD1 and major histocompatibility complexes class I and class II (MHC-class I and MHC-class II) without concomitant expression of B7.1 or B7.2 co-stimulatory molecules. In addition, these activated microglia expressed CD1, a marker of immature dendritic cells. In this context, the signal that these immature dendritic cell-like microglial cells induced to infiltrated lymphocytes may provoke lymphocyte apoptosis or anergy. <br/>During the recovery phase, animals experienced a gradual improvement in symptomatology, although microglial cells in this phase still showed a morphology, distribution and phenotype characteristics of reactive cells. In general, these microglial cells displayed the same immature dendritic cell phenotype (CD1+, MHC-I+, MHC-II+, B7.1- and B7.2-) observed during earlier phases. Noticeably, microglial cells located around blood vessels express B7.2. The total number of T-helper, T-cytotoxic and &#947;&#948; T-cells remained very high with values close to those observed during the inductive and peak phases. Interestingly, we do not find Th1 lymphocytes during the recovery phase, and the population of T-helper cells mainly consists of Th17 and T-regs subtypes. Lymphocytes accumulated in the vicinity of blood vessels expressed CTLA-4, one of the B7.2 co¬receptors. In this new context, the interaction between B7.2+ microglial cells and CTLA-4+ lymphocytes could be responsible for the immune response resolution and the induction of subsequent tolerance. <br/>Altogether, these results show that microglia play a key role in the evolution of the acquired immune response, modulating the activation and inactivation of the different lymphocyte populations involved in both the induction of the immune/inflammatory process and its subsequent resolution. <br/>This work was supported by: UAB Pre-doctoral fellow (UAB2004-11), Fundación La Maratón de TV3, Fundación Alicia Koplowitz, Fundación Uriach y Ministerio Español de Ciencia e Innovación (BFU2005-02783, BFU2008-04407).