Identificación de biomarcadores en el ictus hemorrágico y su estudio funcional en modelos experimentales

Abstract

La hemorragia intracerebral (HIC) se define como la extravasación de sangre al parénquima encefálico. Aunque la HIC presenta una elevada tasa de mortalidad y discapacidad, muchos de los mecanismos moleculares implicados en esta patología aún se desconocen. Su diagnóstico y pronóstico se basa en las pruebas de neuroimagen, siendo en ocasiones poco accesibles y específicas. Por ello, el objetivo principal de esta tesis se centra en la identificación de moléculas implicadas en la patología de la HIC que pudieran emplearse en mejorar las aproximaciones diagnósticas y terapéuticas de esta enfermedad. Por ello, la primera parte de la tesis se basó en encontrar biomarcadores de etiología de HIC primaria (arteriosclerosis hipertensiva y/o angiopatía amiloide cerebral (AAC), mediante el análisis transcriptómico de células sanguíneas. A pesar de que no fuimos capaces de identificar ningún biomarcador que diferenciara ambas etiologías, encontramos que la expresión del gen GOLGA8A (Golgin A8 Family, Member A), así como los niveles de la proteína en sangre, estaban incrementados en pacientes con HIC respecto a controles. En segundo lugar, nos centramos en identificar moléculas implicadas en una de las causas de HIC secundaria, como es la transformación hemorrágica (TH) en el ictus isquémico tras el tratamiento trombolítico. A pesar de la eficacia del Activador Tisular del Plasminógeno recombinante (r-tPA), el uso de esta terapia en el ictus isquémico agudo sigue limitado en parte por la estrecha ventana terapéutica y la presencia ocasional de hemorragias sintomáticas. Por ello, nuestro estudio in vitro se centró en la identificación masiva de transcritos expresados por el tratamiento con r-tPA en condiciones de privación de oxígeno y glucosa (POG) a nivel endotelial. Identificamos el factor de transcripción nuclear Nurr1 (NR4A2, del inglés Nuclear receptor subfamily 4 groupA member 2) como molécula implicada en la muerte celular y la inflamación. Además, pudimos establecer una asociación entre los niveles basales de Nurr1 séricos y la posterior aparición de TH sintomática en pacientes con ictus isquémico que habían recibido r-tPA. Por último, en un tercer estudio, evaluamos cómo las apolipoproteínas ApoJ y ApoA1 recombinantes humanas modulaban el transporte del péptido β–amiloide (1-40) a través de un modelo in vitro de barrera hematoencefálica, como posible aproximación terapéutica para la AAC. En resumen, consideramos que esta tesis doctoral contribuye a definir mejor la fisiopatología de la HIC, al desarrollo de posibles aplicaciones de diagnóstico y pronóstico de los pacientes que sufren hemorragias cerebrales, así como a proponer nuevas aproximaciones terapéuticas para diferentes subtipos de HIC.

Intracerebral hemorrhage (ICH) is a focal bleeding from a blood vessel in the brain parenchyma. Despite the high ratio of ICH severity and mortality, the molecular mechanisms involved in this disease are still unknown. Therefore, the main objective of this thesis is focused on the identification of molecules involved in the pathology of the ICH that might be candidates for a better diagnosis, treatment and prognosis of the disease. Primary ICH is caused by hypertensive arteriosclerosis and/or cerebral amyloid angiopathy (CAA). The diagnosis and prognosis is based on neuroimaging criteria, but these techniques remain inaccessible and not enough specific. Therefore, our first study was based on the search of biomarkers of primary ICH etiology through the transcriptome analysis of blood cells using microarray technology. Although we were unable to identify biomarkers to differentiate between CAA associated-ICH and hypertensive associated-ICH, we found that GOLGA8A (Golgin A8 Family, Member A) gene expression and the corresponding plasma protein levels were increased in patients with ICH in comparison to controls. Secondly, we aimed to identify molecules involved in a cause of secondary ICH, such as the hemorrhagic transformation (HT) in the ischemic stroke after the thrombolytic therapy. Despite the effectiveness of recombinant tissue plasminogen activator (r-tPA), its therapeutic window remains limited, mainly by occasional vascular deleterious effects. Thus, we focused our study on the discovery of molecules altered by the combination of r-tPA and ischemic conditions in endothelial cells in vitro. We identified the nuclear transcription factor Nurr1 (NR4A2, Nuclear receptor subfamily 4 groupA member 2) as a candidate molecule involved in cell death and inflammation. In addition, we established an association between baseline serum levels of Nurr1 and the subsequent development of symptomatic HT in patients with ischemic stroke who received r-tPA. Finally, in a third study, we planned to determine the modulation of β-amyloid (Aβ) trafficking by the chaperones apolipoproteins ApoA1 and ApoJ across the BBB. In this regard, we confirmed that both recombinant human ApoA1 and ApoJ proteins influenced the Aβ(1-40) clearance through different mechanisms in a mouse in vitro BBB model. Our results suggest that the modulation of the balance of these apolipoproteins between the periphery and the brain may be a future strategy to develop an effective therapy for CAA. In summary, we consider that our studies contribute to the understanding of some mechanism involved in the ICH pathology and propose new preclinical and therapeutic approaches for different ICH subtypes.