rol de la neurotrofina en la regeneración axonal

1. MarcadoresMolecularesNeurales
FacultaddeMedicina
UniversidadNacionaldeColombia
Rol de la Neurotrofina 4-5 en la
Regeneración Axonal

2. European Journal Of Neuroscience, 2011

3. European Journal of
Neuroscience
Publicación oficial de FENS
Federación
Europea de
Sociedades de
Neurociencias

5. Índice H: 149

6. Departamento de Biología Celular
Profesor de Medicina de la Rehabilitación
Universidad de Emory
Áreas de interés:
Regeneración axonal posterior a lesión de nervio periférico
Arthur W English PhD.

7. Departamento de Ciencias Naturales
Profesor Asistente área de Salud y Bienestar
Universidad de Clayton State
Áreas de investigación:
Efectos fisiológicos del ejercicio físico
Manning J. Sabatier PhD.

8. INTRODUCCIÓN

9. Nervio Periférico

10. Lesión de Nervio Periférico
Compromiso Motor
(Parálisis Fláccida)
Compromiso sensitivo
(Anestesia o
disestesia)

11. Regeneración
Axonal
1. Funcionalmente pobre
– Alteración de tubo endoneural-células de Schwann
2. Fenómeno de Degeneración Walleriana
(anterógrada)
3. Crecimiento axonal lento
4. Mal direccionamiento en la reinervación

12. Estado del Arte
Electroestimulación:
Facilita regeneración axonal después de
transección nerviosa
Efectos en la 1 hora POP (2 veces/2
semanas)

14. Electroestimulación
Aumento expresión de BNDF
Receptor neurotrófico tirosin
quinasa B (TrKB)
Expresión de genes
relacionados con regeneración

15. Eficacia
Electroestimulación
Señalización de
neurotrofinas en
células de segmentos
proximales nervios
Neurotrofina 4-5

16. «30 minutos de actividad física/ semana previene enfermedades
cardiovasculares, diabetes, HTA, mejora la memoria y la cognición».
American College of Sports Medicine

17. Neurotrofinas
(Factores neurotróficos)
Familia de proteínas secretadas por diferentes
tejidos que se unen a receptores p75 y TRK
Facilitan la supervivencia, crecimiento,
desarrollo y diferenciación neuronal

18. NEUTROFINAS RECEPTORES
Factor de crecimiento nervioso (NGF) TRKA
Factor Neurotrófico derivado del cerebro
(BNDF)
TRK
Neurotrofina 1-Novel (NNT-1) Receptores de glucoproteína
130 (gp130)
Neurotrofina 3 (NT-3) TrKC y TrKB
Neurotrófina 4 (NT-4, NT-5, NTF4, y NT-
4/5)
TrKB

19. MATERIALES Y MÉTODOS

20. Materiales y Métodos
• Modelo animal transgénico
– Thy 1- YPF (Yellow Protein Fluorescence)
– Ratones machos
– 2 meses de edad
– 44 nervios

22. Thy 1- YFP (Yellow Protein Fluorescence)

23. Modelo nervio tibial común
1. Anestesia con
pentobarbital
2. Corte cerca al
origen del nervio
(nv ciatico)
3. Reparación con
implante de 5-10
mm
4. Pegamento de
fibrina
5. Meloxicam oral
1mg/kg

24. Materiales y Métodos
• Modelo animal Knockout NT-4/5
– Donantes de nervio

25. Materiales y métodos
1
• Remoción de segmentos nerviosos de
modelo KO
2
• Pieza de papel de aluminio
• Congelados en nitrógeno líquido
3
• Inmersión en baño de SS 37°C (3 veces)

26. 28 nervios
Entrenamiento dia 3 de
reparación quirúrgica
1 hora/ 10 m/min
5 días/ semana
16 nervios
No Entrenamiento

27. Materiales y Métodos
1- Sacrificio con Pentobarbital
2- Perfusión transcardiaca con SSN
3- Perfusión con Periodate-lysate-
paraformaldehyde fixative
4- Retiro de nervio
5- Montaje
6- Cubrimiento con Vectashield®
7- Aplicación de esmalte de uñas transparente

29. Materiales y Métodos
• Microscopia confocal
• Imágenes completas del nervio con intervalos
de 10 um
• Alineación contigua de las imágenes de la
longitud completa del axón (Adobe Photoshop)
• Medición de los perfiles de longitud axonal
• Expresión en histogramas
• U-test
• ANOVA

30. U-Test
(Test de Mann-Whitney)
• Método no paramétrico
• Evalúa la probabilidad en dos distribuciones
de frecuencia en muestras independientes
de la misma población

31. La media del perfil de longitud axonal fue
determinado por cada nervio estudiado y los
promedios fueron computados para cada
grupo de tratamiento

32. RESULTADOS

34. 1. Efectos del entrenamiento sobre
la regeneración axonal
• Distribuciones perfiles de longitud axonal
fueron mayores en entrenados vs no
entrenados
• P< 0.01 (tres tiempos)
• Número de axones regenerados no fue
diferente entre los dos gruppos

35. 2. Efectos de la alteración del ambiente
alrededor de los axones regenerados
• Perfiles de longuitud axonal mayores en
grupo que expresa NT-4/5 vs KO
• No diferencias significativas
• Indica que la regeneración axonal mediada
por el ejercicio es independiente de las
condiciones ambientales celulares

39. 3. Entrenamiento y regeneración
axonal en KO NT-4/5
• Realce de la regeneración axonal si la
reparación proviene de tejido de animales que
expresan NT-4/5
• Sometido a ejercicio aumenta la regeneración
axonal
• No hay regeneración en animales de tejido
donante de KO
• No hay diferencias entre entrenados y no
entrenados con expresión de NT-4/5
• La distribución de los perfiles de longuitud
axonal no es significativa

43. •DISCUSIÓN

44. Discusión
• Fawcett & Keynes, 1990 y Scholz et al 2009
Describen que la dificultad en la recuperación
de la funcionalidad después de una lesión
nerviosa es el lento crecimiento de los axones.
• Se ha demostrado que un entrenamiento
sencillo de ejercicio posterior a una lesión
nerviosa reparada quirúrgicamente
potencializa el crecimiento axonal (Sabatier et
al. 2008)

45. Discusión
• Los hallazgos del presente estudio
determinan que el entrenamiento en
ejercicio físico potencializa el crecimiento
axonal independiente del ambiente celular
• La NT-4/5 localizada en los extremos
proximales de los nervios cortados esta
implicada en la regeneración axonal

46. Discusión
• Se observa expresión de receptores tirosin kinasa para
BNDF y NT-4/5 durante la primera semana de transección
nerviosa (Funakoshi et al., 1993) lo cual indica que la
neuroregeneración axonal esta mediada por estas
neurotrofinas.
• El crecimiento y la regeneración axonal es muy pobre
cuando se disminuye una o más de estas neurotrofinas o
sus receptores en las células de Schwann (Boyd & Gordon
2002; Gordon et al., 2003) o si las células de Schwann se
destruyen ( Nadim et al., 1990; Sondell et al,.1998; Ghalib
et al., 2001; English et al.,2007)

47. Discusión
• En el estudio se demuestra que un
entrenamiento físico diario sencillo después
de una transección nerviosa con reparación,
los axones se regeneran y crecen
robustamente en los tramos nerviosos en
los que no hay células de Schwann, lo cual
sugiere que los efectos del ejercicio físico
ocurren de forma independiente del
ambiente de las células de Schwann.

48. Discusión
Los resultados de los experimentos que estudian
la regeneración axonal en ratones Knockout para
NT-4/5 son interpretados como evidencia que los
efectos potenciadores del entrenamiento en
ejercicio están relacionados con localización de
NT-4/5 en los extremos proximales, lo cual se
relaciona con los hallazgos de otros estudios con
modelos Knockout. (Liu et al., 1995; Liebl et al.,
2000).

49. Discusión
Los resultados del estudio tienen una amplia
similitud con los hallazgos de estudios que
han usado la electroestimulación para
promover la regeneración axonal. (Al-Majed
et al., 2000) cuyos resultados demuestran que
la electroestimulación con una dosis de una
hora al tiempo de la reparación axonal resulta
en una potenciación de la regeneración
axonal

50. Conclusiones
• Entrenamiento en banda caminadora
potencia la regeneración axonal en nervios
periféricos cortados independientemente
del ambiente en el cual crecen

51. Especulaciones
• NT-4/5 localizado en las porciones proximales
de los axones de nervios cortados, esta
implicado en la regeneración potenciada por el
entrenamiento físico
• Solo los axones que no expresan NT-4/5
sobreviven independientemente y llevan a
regeneración neuronal
• La regeneración axonal en KO NT-4/5 es dada
por la respuesta de las células de Schwann de
nervios implantados que expresan NT-4/5

52. Inferencia
Los efectos del ejercicio en la potencialización
de la regeneración axonal son directamente
dependientes de la cantidad de células que
expresan NT-4/5 cercanas al segmento
proximal