Trasplante de médula ósea e identificación de sus derivados neurales en un modelo animal con neurodegeneración selectiva, el ratón mutante PCD. Aproximación a la terapia regenerativa con células madre adultas

Abstract

En los últimos años, se ha demostrado la formación de tipos celulares propios de otros tejidos a partir de células de la médula ósea (CMO). Se han propuesto dos posibles mecanismos de plasticidad para este proceso: transdiferenciación y fusión celular. En el caso del SNC, la mayoría de los trabajos se han centrado en el estudio del cerebelo, lo que ha determinado que los datos relativos a otras regiones de interés sean escasos y contradictorios. Por otro lado, se ha propuesto que un microambiente neurodegenerativo podría tener un efecto favorecedor en este proceso. La existencia de un modelo neurodegenerativo como el ratón mutante PCD, que sufre una pérdida postnatal selectiva de determinadas poblaciones neuronales, permite estudiar la formación de neuronas a partir de CMO en distintas regiones encefálicas y ante diferentes etapas de un mismo proceso degenerativo. Con la presente Tesis Doctoral se contribuye al estudio de la llegada de CMO al encéfalo, tanto en condiciones normales como ante un proceso neurodegenerativo posnatal selectivo, consecuencia de una mutación. Para ello se establecieron las colonias de animales que permiten llevar a cabo el estudio de la llegada de CMO al encéfalo de los animales PCD, y discernir entre eventos de transdiferenciación y de fusión celular. Además, se estableció el procedimiento más adecuado para realizar experimentos de trasplantes de médula ósea en animales PCD. Como aproximación al posible efecto del trasplante se llevó a cabo un estudio comportamental de animales PCD trasplantados y de animales que no recibieron ningún tratamiento. Este estudio reveló una recuperación funcional parcial de los primeros tras ser trasplantados con una médula ósea sana . Finalmente, se hizo un análisis cualitativo de la llegada de CMO al cerebelo y al bulbo olfatorio de los animales trasplantados, tanto de animales silvestres como de animales PCD. Este análisis puso de manifiesto la contribución de la médula ósea a la formación de elementos neurales, mayoritariamente microglía, aunque también se observó una pequeña formación de tipos neuronales concretos de regiones cerebrales específicas, sin una distribución característica. Con respecto al efecto del ambiente degenerativo, se pudo concluir que la degeneración de las células de Purkinje del cerebelo y de las células mitrales del bulbo olfatorio, que tiene lugar en los animales PCD, no induce la formación de estos tipos celulares a partir de la médula ósea.

In recent years, it has been demonstrated that bone-marrow derived cells (BMC) display the capacity to change their fate, differentiating into celular types of other tissues. Two possible mechanisms have been proposed for this process: transdifferentiation and cell fusion. The contribution of BMC to the brain has been mainly studied in the cerebellum. Other encephalic regions require a more extensive review of this process. Furthermore, it has also been proposed that the formation of cell types different from BMC is increased by a degenerative environment. To study the effect of a neurodegenerative environment, we employed the PCD (Purkinje Cell Degeneration) mouse, which suffers selective postnatal neurodegenerations in different encephalic areas at different ages. Therefore, the PCD mutant mouse is a very suitable animal model to study the effect of different stages of a neurodegenerative process in the arrival of the BMC to the encephalon. This Doctoral Thesis contributes to the study of the arrival of the BMC to the adult brain, both in physiological and neurodegenerative conditions, being the latter as a consequence of a mutation. To accomplish this work, we established the different animal colonies to analyse this process in the PCD mutant mice and, thus, be able to discern the mechanism involved in it: cell transdifferentiation or cell fusion. Moreover, we established the most appropriate procedure for accomplishing bone marrow transplantation in PCD animals. Furthermore, in order to analyse the functional effect of a wild-type bone marrow transplantation in mutant animals, we performed a behavioural study of PCD mice, both transplanted and without treatment. This study showed a functional partial recovery of the PCD s movement capacity after wild-type bone marrow transplantation. Finally, we carried out a qualitative analysis of the BMC contribution to both the cerebellum and the olfactory bulb of transplanted animals, in both wild-type and PCD mutant mice. This analysis revealed the formation of new neural elements in the encephalon of adult animals from the bone marrow; the most predominant one was the microglia, although a scarce formation of particular neuronal types in specific encephalic regions, without a distinctive distribution, also existed. Concerning to the effect of a neurodegenerative environment, we concluded that the degeneration of the Purkinje cells in the cerebellum and the mitral cells in the olfactory bulb, which happens in the PCD mutant mice, does not induce the formation of these particular cells from the bone marrow.