Μελέτη των κυτταροειδικών επιδράσεων της μεταγωγής μηνυμάτων μέσω του παράγοντα TNF στο κεντρικό νευρικό σύστημα (Κ.Ν.Σ.) κατά τη φλεγμονή, την απομυελίνωση και την αποκατάσταση σε ένα μοντέλο πολλαπλής σκλήρυνσης σε ποντίκια

Abstract

Multiple sclerosis (MS) is a progressive, presumably autoimmune, degenerative disease of the central nervous system (CNS). What triggers the disease is unknown. The pathology of MS occurs at the brain and spinal cord and is caused by an inflammatory assault destroying the myelin sheath that protects and insulates the axons of the nerve cells leading to neurodegeneration. The fact that MS is an autoimmune, inflammatory disease is supported by the efficacy of non-selective immunosuppressing and immunomodulating therapies. It is believed the neurological deficits of MS are a consequence of damage to axons and as disease progresses become non-reversible. As a result, research has focused on proposing new selective, neuroprotective therapeutic strategies. Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) is the most commonly used animal model for MS. EAE is a highly heterogeneous disease. It shows differences in the clinical outcome, the pathology and pathological mechanisms that depend on animal genetic backround, the CNS antigen used for immunization and the way disease is induced. EAE is a flexible model that has been successful in the development of effective therapies for MS. In this PhD study the contribution of nuclear factor κΒ (NF-κB) in the CNS was investigated, specifically the neuronal pathway TNF-TNFRI-NF-κB during myelin oligodendrocyte glycoprotein 35-55 (MOG35-55) – induced EAE that represents a chronic disease model. For this purpose, we used mice in which IκB kinase β (IKKβ) was deleted from calmodulin-kinase IIa (CamkII) – expressing neurons (nIKKβKO). We show that nIKKβKO mice developed a severe, non-resolving disease with increased axon loss compared to controls and study the factors that contribute to this clinical outcome. Our results show that neurons play an important role in determining the quality and outcome of CNS immune responses, specifically that neuronal IKKβ is required for neuroprotection, suppression of inflammation, limitation of Th1 lymphocyte accumulation and enhancement of NK cell recruitment in EAEaffected CNS. Overall, this study stresses the importance of neuroprotective strategies for the treatment of MS and proposes neuronal IKKβ and further the TNF-TNFRI-NF-κB pathway as a possible target. It is clear from the clinical trials of TNF blockade in MS patients that the net outcome of TNF neutralization is harmful, suggesting that the neuroprotective functions of TNF might outweigh its detrimental effects.

Η πολλαπλή σκλήρυνση (ΠΣ) είναι μία εξελισσόμενη, αυτοάνοση, νευροεκφυλιστική νόσος του κεντρικού νευρικού συστήματος (ΚΝΣ). Οι εμπλεκόμενοι μηχανισμοί οι οποίοι ενεργοποιούν τη νόσο παραμένουν άγνωστοι. Η ΠΣ επιδρά συγκεκριμένα στον εγκέφαλο και στο νωτιαίο μυελό και οφείλεται σε απώλεια της μυελίνης που προστατεύει και μονώνει τους νευρώνες και σε εκφυλισμό των νευρώνων, που προκύπτουν ως απόρροια της φλεγμονής. Η αντίληψη ότι η ΠΣ αποτελεί μια αυτοάνοση, φλεγμονώδη νόσο υποστηρίζεται από την ανταπόκριση των ασθενών σε μη-εξειδικευμένες ανοσοκατασταλτικές και ανοσορυθμιστικές θεραπείες. Παρ’ όλα αυτά τα νευρολογικά συμπτώματα της ΠΣ που είναι συνέπεια της καταστροφής των νευραξόνων στην πορεία της νόσου γίνονται μη-αναστρέψιμα. Στα πλαίσια αυτά, η έρευνα έχει στραφεί στην αναζήτηση νέων, εξειδικευμένων, νευροπροστατευτικών θεραπευτικών μεθόδων. Η πειραματική αυτοάνοση εγκεφαλομυελίτιδα (ΠΑΕ) αποτελεί το πιο διαδεδομένο ζωϊκό μοντέλο που προσομοιάζει την ΠΣ. Η ΠΑΕ είναι μια ιδιαίτερα ετερογενής ασθένεια. Εμφανίζει διαφορές στην κλινική εικόνα, στην παθολογία και στους παθογόνους μηχανισμούς που εξαρτώνται από το γενετικό υπόβαθρο των ειδών των ζώων, το αντιγόνο του ΚΝΣ που χρησιμοποιείται για την ανοσοποίηση και τον τρόπο επαγωγής της ασθένειας. Είναι ένα ευπροσάρμοστο μοντέλο που έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη ιδιαίτερα αποτελεσματικών θεραπειών για την ΠΣ. Στη διατριβή αυτή μελετήθηκε η συμβολή του πυρηνικού παράγοντα κB (NF-κB) στο ΚΝΣ στα πλαίσια κατά κύριο λόγο του νευρικού μονοπατιού TNF-TNFRI-NF-κB, κατά την ΠΑΕ που επάγεται από τον επίτοπο 35-55 της μυελινικής ολιγοδενδροκυτταρικής γλυκοπρωτεΐνης (MOG35-55) και προσομοιάζει μια χρόνια μορφή της νόσου. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν ποντίκια στα οποία η ΙκB κινάση β (IKKβ) είναι απενεργοποιημένη συγκεκριμένα στους νευρώνες που εκφράζουν την κινάση της Ca2+/καλμοδουλίνης ΙΙα (nIKKβKO). Δείχνουμε ότι τα nIKKβKO ποντίκια αναπτύσσουν δριμεία, προϊούσα μορφή της ασθένειας με αυξημένη φθορά των νευραξόνων και ερευνούμε τους παράγοντες που ευθύνονται για αυτή την κλινική εικόνα. Τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν ότι οι νευρώνες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στον καθορισμό της μορφής και της κατάληξης των ανοσολογικών αποκρίσεων στο ΚΝΣ. Ειδικότερα, η νευρική IKKβ κινάση είναι σημαντική για τη νευροπροστασία και την καταστολή της φλεγμονής, τον περιορισμό της συσσώρευσης των Th1 λεμφοκυττάρων και την ενίσχυση της συγκέντρωσης των φονικών κυττάρων (ΝΚ) στο ΚΝΣ κατά την ΠΑΕ. Συνολικά, η μελέτη αυτή δίνει έμφαση στη σημασία των νευροπροστατευτικών στρατηγικών για τη θεραπεία της ΠΣ, αναδεικνύοντας τη νευρική ΙΚΚβ κινάση και κατ’ επέκταση το μονοπάτι TNF-TNFRI-NF-κB ως πιθανό στόχο. Είναι ξεκάθαρο από τις κλινικές δοκιμές για τη χρήση αναστολεών του TNF σε ασθενείς με ΠΣ ότι η τελική έκβαση της αδρανοποίησης του TNF είναι επιβλαβής, γεγονός που υποδεικνύει ότι ο νευροπροστατευτικός ρόλος του TNF μπορεί να υπερκαλύψει τις επιβλαβείς επιδράσεις του.