Efecto neuroprotector de la aplicación transcraneal de campos electromagnéticos en un modelo experimental de encefalomielitis autoinmune

En las últimas décadas, se ha observado un aumento en la incidencia y prevalencia de esclerosis múltiple (EM), la cual continúa siendo la causa más frecuente de discapacidad neurológica no traumática en pacientes jóvenes. Su inicio y evolución tienen un impacto muy importante sobre la calidad de vida del paciente, su familia, y el entorno, provocando un elevado coste económico anual tanto para el paciente y como para los sistemas de salud. En la patogénesis de esta compleja y heterogénea enfermedad parecen implicarse factores infecciosos y genéticos, así como fenómenos de autoinmunidad mediados por linfocitos T CD4+ 1. De igual forma, la nutrición, el ambiente y ciertas alteraciones bioquímicas como el estrés oxidativo (EO) se consideran factores patogénicos claves 1-3. En breve, una cascada inflamatoria dirigida contra la mielina causa a lo largo de todo el sistema nervioso central (SNC) una disfunción celular con pérdida axonal progresiva y degeneración neuronal que conducen finalmente a la sintomatología de la enfermedad 2. Adicionalmente, en relación a la etiopatogenia de las enfermedades neurodegenerativas del SNC, entre ellas la EM, hay una creciente evidencia subrayando el papel que la microbiota intestinal juega en el desarrollo de las mismas, especialmente en aquellos que asocian autoinmunidad como la EM. En ciertos escenarios, tanto determinados metabolitos como productos bacterianos tales como el lipopolisacárido de membrana bacteriano (LPS), pueden conducir a la activación de células inmunes del SNC, desencadenando fenómenos neuroinflamatorios 3. De hecho, dos recientes estudios han demostrado la existencia de disbiosis (alteración de la flora) en pacientes con EM, aunque ambos concluyen que son necesarios más estudios para establecer la función de la microbiota intestinal en la etiopatogenia de la EM 4, 5. Por otro lado, se sabe que ningún tratamiento resulta curativo para esta enfermedad crónica desmielinizante del SNC. En los últimos años, varios nuevos fármacos han mejorado el manejo de la enfermedad. No obstante, los tratamientos disponibles actualmente son parcialmente efectivos y sólo en algunos pacientes, faltando a menudo eficacia suficiente para modificar su curso. Por ello, nuevas alternativas terapéuticas son bienvenidas, como podría ser la aplicación de estimulación magnética transcraneal (Transcranial magnetic stimulation, TMS). La TMS es un procedimiento no invasivo que aplica un campo magnético externo a través del cráneo, transformándose en pequeñas corrientes eléctricas que inducen cambios en la polarización de las neuronas. Estas variaciones en el campo eléctrico neuronal pueden conducir a numerosos efectos beneficiosos 6, 7. En la última década, nuestro grupo ha concentrado sus esfuerzos en estudiar la utilidad de los campos electromagnéticos de extrema baja frecuencia (Extremely-low frequency electromagnetic fields, EL-EMF), un paradigma de TMS, en modelos experimentales de enfermedades neuropsiquiátricas. Así, hacienda uso de modelos múrinos de enfermedad Huntington y depresión, hemos demostrado que esta forma de TMS presenta un efecto terapéutico al atenuar la pérdida celular y el EO 8-11, e inducir fenómenos de neurogénesis/neurotrofismo a través de los factores BDNF y GDNF 12. Actualmente, el único uso terapéutico aprobado por la FDA (U.S. Food and Drug Administration) para esta técnica es la depresión resistente a tratamiento farmacológico, si bien, muchos otros usos han sido propuestos y están siendo desarrollados en el presente con resultados esperanzadores 13. En el campo de la EM, las publicaciones que han apuntado a un posible uso terapéutico de TMS son casi anecdóticas y de muy baja evidencia científica. Varios grupos han publicado experiencias preliminares en las cuales apuntan que la TMS podría mejorar la espasticidad, la destreza motora, así como facilitar la marcha de pacientes con EM 14-17. En el más reciente, publicado en 2016 por Elzamarany et al., tras un estudio con 24 pacientes, se indica que la TMS repetitiva podría ser una opción prometedora para el tratamiento de la disfunción cerebelar de pacientes con EM 17. A pesar de estos trabajos preliminares, la realidad es que aún falta evidencia científica para poder establecer el papel que la TMS puede jugar en el tratamiento de la EM, así como los mecanismos y vías a través de los cuales esta forma de energía puede generar un efecto beneficioso en estos sujetos. Adicionalmente, la terapia con campos magnéticos aplicados transcranealmente se considera actualmente segura y con mínimos efectos secundarios 6. Contrariamente, el tratamiento de la EM con drogas como los corticoesteroides, el dimetilfumarato (DMF) y el natalizumab (NAT) puede producir una amplia variedad de efectos adversos, obligando incluso a suspender el tratamiento en algunos casos. Con la finalidad de estudiar la EM en condiciones experimentales se han desarrollado diferentes modelos de encefalomielitis autoinmune experimental (EAE). Estos modelos son capaces de inducir inflamación, desmielinización, daño axonal y gliosis de forma similar a la encontrada en la EM 18. Durante los procesos neuroinflamatorios como la EAE y la EM, los astrocitos, células pertenecientes a la neuroglia que participan en la homeostasis neuronal, se tornan altamente activos y pueden ejercer funciones tales como fagocitosis, producción de mediadores inflamatorios (como el óxido nítrico (Nitric oxide, NO)) y presentación de antígenos, siendo responsables al menos en parte del daño oxidativo y nitrosativo que conduce a la disfunción celular, la pérdida progresiva axonal y la pérdida neuronal. Varios estudios han demostrado también que las especies reactivas del oxígeno son moléculas de señalización claves que median la activación de la microglía tras mediadores inflamatorios, tales como el LPS 19. Igualmente, otros trabajos han apuntado al importante papel que el EO juega en la instauración y desarrollo de la EAE 20-23. Dasgupta et al. encontraron un acúmulo de proteínas carboniladas en el curso de la EAE, el cual se asoció a muerte celular 23. Por otra parte, He et al. mostraron que una mejora en los sistemas de defensa antioxidantes disminuye la severidad de la EAE 22. En la misma línea, Qi et al. encontraron también un efecto beneficioso sobre el estrés oxidativo mitocondrial 20. Desde el punto de vista experimental, la evidencia del uso de TMS en modelos de EM es casi anecdótica, y según nuestro conocimiento, tan sólo un estudio ha evaluado el papel de la TMS en un modelo de desmielinización inducido mediante la inoculación de la endotoxina lisofosfatidilcolina en el cuerpo calloso, demostrando un efecto positivo sobre la neurogénesis y la remielinización 24. No obstante, dicho modelo experimental no consigue replicar los fenómenos neuroinflamatorios que acontecen en la EM. Así, son necesarios estudios de TMS en EM y en modelos experimentales de EM como EAE, que esclarezcan los mecanismos y vías que median su posible efecto beneficioso, y apoyen su potencial uso terapéutico en esta enfermedad. Con base a lo expuesto y las evidencias existentes en la literatura científica la pregunta realizada para el presente trabajo de tesis doctoral fue si la aplicación de TMS tendría efectos beneficiosos sobre el curso y evolución del modelo experimental de EM inducido por MOG. A tal efecto, la hipótesis de trabajo fue que: EL-EMF (0,5 mT y 60 Hz), como paradigma de TMS, presenta un efecto beneficioso y terapéutico sobre la EAE, como modelo experimental de EM. Se establecieron los siguientes objetivos: PRINCIPAL 1. Evaluar el efecto terapéutico de la aplicación de EL-EMF sobre las alteraciones motoras y el fenotipo manifestado en el modelo experimental de EAE. SECUNDARIOS 1. Evaluar el efecto de los EL-EMF sobre los cambios neuroinflamatorios. 2. Determinar el efecto de los EL-EMF sobre el EO. 3. Analizar el impacto de los EL-EMF sobre la muerte/supervivencia celular. 4. Evaluar la implicación de productos derivados de la microbiota en el modelo, así como su posible modificación tras la aplicación de EL-EMF