image: Research highlights differences between human and murine microglia used in studies of Alzheimer's and other diseases view more
Credit: Suely Nagahashi Marie and Thais Galatro, University of São Paulo Medical School
Las microglías son un tipo de células del sistema nervioso central cuya función es similar a la de los glóbulos blancos en el torrente sanguíneo. Se encargan del control activo del tejido cerebral y de la médula. Y los genes con mayor expresión en la microglía humana -el conjunto de estas células- constituyen el enfoque del abordaje de una colaboración entre investigadores de Brasil y de Holanda cuyos resultados salieron publicados en el sitio web de la revista Nature Neuroscience.
La investigación muestra que la microglía humana posee muchos genes cuya expresión es distinta a la de los genes de la microglía de ratones, empleada como modelo en estudios de enfermedades neurodegenerativas tales como el mal de Alzheimer.
Este trabajo también indica que la microglía humana envejece de manera diferente a la microglía de los ratones. "Los resultados obtenidos serán importantes en estudios del perfil de expresión génica de la microglía normal a lo largo del envejecimiento humano. Podrán servir de base para la realización de comparaciones que apunten a detectar las alteraciones de la microglía en distintas enfermedades neurodegenerativas", dijo Suely Nagahashi Marie, coordinadora del Laboratorio de Biología Molecular y Celular de la Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo (FMUSP).
Las microglías tienen terminaciones con las cuales se sujetan a las neuronas para realizar la inspección del ambiente en busca de agentes externos que deben combatirse, de sinapsis muertas que deben retirarse o incluso de neuronas que están muriendo y deben eliminarse. Cuando detectan algún problema, se mueven rápidamente con el objetivo de fagocitar al agente causante de la inflamación.
Las microglías cumplen también una función en las respuestas inmunológicas del sistema nervioso. Por eso son objeto de investigaciones vinculadas con enfermedades neurodegenerativas tales como el alzhéimer, el párkinson y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA).
"Para poder develar cuál es el rol de las microglías en las enfermedades neurodegenerativas, en primer lugar se hace necesario entender cuáles son los genes de las microglías humanas que tienen mayor expresión en un sistema nervioso sano", dijo Thais Fernanda de Almeida Galatro, otra autora de la investigación, de la cual forma parte su tesis doctoral bajo la dirección de Nagahashi Marie.
"Esto aún no se había hecho. Nuestra idea consistió en establecer un perfil de la expresión génica de la microglía humana", comentó la biomédica, cuyo doctorado se concretó con doble titulación en la FMUSP y en la Universidad de Groninga, en Holanda. De Almeida Galatro aprendió una técnica de extracción de microglías de la corteza cerebral con el equipo del profesor Bart Eggen, en el Departamento de Neurociencias de la referida universidad holandesa. La colaboración entre los investigadores comprendió la llegada de una integrante del equipo de Eggen al laboratorio que coordina Nagahashi Marie.
Las muestras de corteza cerebral utilizadas en la investigación se extrajeron en autopsias realizadas en Holanda y en el Servicio de Verificación de Óbitos de la Capital (SVOC), del Banco de Encéfalos Humanos del Grupo de Estudios en Envejecimiento Cerebral de la FMUSP.
De las 81 muestras, se seleccionaron 39 "de individuos sin historial de patologías cerebrales, para asegurarnos de que las microglías del estudio serían pertenecientes a cerebros sanos", comentó De Almeida Galatro.
Las muestras seleccionadas eran de mujeres y varones con edades entre 34 y 102 años. La amplitud etaria fue intencional, con miras a entender de qué modo afectaría el proceso de envejecimiento a la expresión génica de las microglías.
De las muestras de corteza se extrajeron las microglías, y luego se procedió a la secuenciación de su transcriptoma, que es el conjunto de sus ARNs, lo cual constituye un reflejo directo de la expresión génica.
"La metodología de secuenciación a gran escala (NGS) permite verificar el nivel de expresión de todos los genes codificados en la muestra estudiada. En nuestro trabajo utilizamos la técnica de depleción del ARN ribosómico, que representa alrededor del 80% del ARN total de la microglía", dijo Nagahashi Marie.
Esto hizo posible efectuar un mejor conteo de los ARNs mensajeros, que son los responsables de la codificación de las proteínas. Los investigadores detectaron entre 17 y 19 mil genes de la microglía humana. "Y se comparó ese universo de genes en dos grupos: una microglía aislada versus el cerebro entero", dijo.
La microglía constituye un compartimento celular específico del tejido cerebral. En la comparación de ésta con el cerebro entero, los entre 17 y 19 mil genes quedaron ordenados de acuerdo con la abundancia en cada uno de esos compartimentos. Con base en ello, fue posible identificar cuáles son los 1.297 genes que se encuentran expresados en mayor abundancia en la microglía humana.
"Se consideró a este grupo de genes como una firma molecular de la microglía humana", dijo Nagahashi Marie.
Una vez aislados los 1.297 genes con mayor expresión en la microglía humana, su clasificación se llevó a cabo comparándolos con los genes de la microglía de los ratones, la especie animal de la cual más se ha estudiado el papel de las microglías.
"Detectamos que en general, los genes con mayor expresión en la microglía humana son similares a los genes de mayor expresión en la microglía murina (de los ratones)", dijo De Almeida Galatro.
La mayoría de los genes se relacionan tanto en humanos como en ratones con la función del movimiento (las microglías se mueven por el tejido nervioso) y la con función de defensa (en la fagocitosis de agentes patológicos).
Sin embargo, una pequeña cantidad de los genes de mayor expresión en la microglía humana no tiene correspondiente en los genes de la microglía murina.
"Descubrimos que esos pocos genes exclusivamente humanos tienen un papel en la respuesta inmunitaria, es decir que son importantes en la defensa del huésped contra las infecciones", dijo De Almeida Galatro.
La comparación con primates
Según Nagahashi Marie, el principal resultado de la investigación fue precisamente la demostración de que, pese a la observación de una superposición de genes en las microglías de seres humanos y ratones, la microglía humana exhibe varios genes con expresiones distintas a las de los genes de la microglía murina.
"Esto implica que los resultados de los experimentos en los modelos de ratones de neurodegeneración, que incluyen a los modelos de alzhéimer, deben interpretarse con ese recaudo", dijo. "Nuestros resultados de expresión de la microglía humana en el transcurso del envejecimiento difieren de los que aparecen descritos en el modelo murino de envejecimiento."
En el proseguimiento de la investigación, el grupo pretende analizar funcionalmente los genes identificados para conocer su papel en la fisiología normal del tejido cerebral y entender sus alteraciones en las enfermedades neurodegenerativas.
Toda vez que se han comparado los genes humanos con los de los ratones, resulta natural que ahora se aspire a efectuar comparaciones con las microglías de animales evolutivamente más cercanos al hombre.
"La secuenciación de la microglía de primates se encuentra en curso en nuestro laboratorio. Con la producción del transcriptoma de primates estaremos en condiciones de comparar la expresión génica evolutiva de la microglía humana con la microglía de primates, de ratones y del pez cebra", dijo Nagahashi Marie.
Los investigadores también cuentan con una secuenciación lista y en etapa de análisis bioinformático de la expresión de la microglía aislada de siete regiones distintas de cerebros de autopsias de individuos sin disfunciones cognoscitivas.
"El nuevo estudio hará posible analizar si la microglía presenta diferencias en sitios distintos del cerebro. Partimos de la hipótesis de que sí, y que la microglía es relevante en la patología de las enfermedades neurodegenerativas. Por este motivo, incluimos en el análisis los sitios que se ven comprometidos por el avance progresivo de la enfermedad de Alzheimer", dijo.
Esta investigación contó con el apoyo de la FAPESP mediante una Beca de Doctorado, una Ayuda a la Investigación y un Proyecto Temático coordinado por la profesora Berenice Bilharinho de Mendonça, de la FMUSP.
Otra colaboración fundamental provino del profesor Carlos Pascualucci, jefe del SVOC. El endocrinólogo brasileño Antonio Lerario, actualmente en la Universidad de Michigan, fue el responsable del análisis de bioinformática de este trabajo.
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Journal
Nature Neuroscience