2. Cómo se investiga la esclerosis múltiple: modelos experimentales

Los distintos aspectos moleculares y celulares, así como las diversas etapas de la EM no se pueden recapitular experimentalmente de forma conjunta en un solo modelo. Por ello, es necesario hacer uso de diferentes paradigmas y aproximaciones experimentales enfocadas a aspectos concretos de la enfermedad. Hay básicamente 3 tipos de modelos animales de EM, todos ellos ampliamente empleados para modelar los diferentes aspectos de la patología: 1) desmielinización inducida por virus; 2) encefalomielitis experimental autoinmune; y 3) desmielinización provocada por toxinas. En el primero de ellos, la desmielinización se produce mediante la infección de ratones con el virus de la encefalomielitis murina de Theiler y menos frecuentemente con el virus de la hepatitis del ratón. Esta infección produce inflamación y desmielinización en el cerebro y la médula espinal, que está mediada por células (CD)4+ y CD8+, células T, células B, microglía y macrófagos.

2.1. La encefalomielitis experimental autoinmune

Las bases moleculares y celulares de la EM se investigan en modelos celulares y animales, si bien estos últimos constituyen la base del rastreo farmacológico. Entre estos modelos animales sobresale por encima de todos el de la encefalomielitis experimental autoinmune (experimental autoimmune encephalomyelitis –EAE–) Ghareghani M, Ghanbari A, Eid A, Shaito A, Mohamed W, Mondello S, Zibara K. Hormones in experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) animal models. Transl Neurosci. 2021 May 6;12(1):164-89. [Pubmed][7]       . Hay muchas variantes de este modelo, siendo el de la EAE crónica en ratones C57B6/L el más usado. Consiste en la inmunización mediante la inyección subcutánea de una emulsión de adyuvante de Freund completo (CFA) junto con un fragmento de 20 residuos de la glicoproteína asociada a los oligodendrocitos y la mielina (MOG35-55) en ratones hembra de 8 a 10 semanas de edad. La respuesta se potencia mediante la administración intraperitoneal de toxina pertussis, que abre la barrera hematoencefálica, en el día de inmunización y 2 días después.

Los ratones inmunizados desarrollan parálisis progresiva a partir de los 10-11 días postinmunización que comienza por la cola, progresa por las extremidades posteriores, alcanzando las superiores y ocasionalmente la muerte. Es la denominada fase inflamatoria de la EAE crónica. Una vez alcanzado el pico de los síntomas en torno al día 20 postinmunización, los síntomas remiten ligeramente de manera lenta como consecuencia de la capacidad reparadora del daño inmunológico, en la denominada fase neurodegenerativa. Ambas fases, neuroinflamatoria y neurodegenerativa, son de interés para el desarrollo de fármacos inmunomoduladores y neuroprotectores, respectivamente. Sin embargo, los desarrollos con éxito terapéutico actúan todos sin excepción en la fase inflamatoria, impactando de forma secundaria sobre el estado clínico en la fase neurodegenerativa.

El modelo de EAE crónica tiene muchas variantes según los antígenos utilizados para inmunizar actúen sobre los linfocitos B y T, como la mielina glicoproteína de oligodendrocitos (MOG), la proteína básica de mielina (MBP), la glicoproteína asociada a mielina (MAG) y la proteína proteolípida (PLP). Estos antígenos peptídicos se emulsionan en el CFA, un potenciador de la inmunogenicidad de los autoantígenos en la inducción de EAE, inyectado posteriormente para inducir la desmielinización y neuroinflamación en ratones.

Una manera ilustrativa de mostrar la gran variedad de modelos de EAE, incluidos los de EAE aguda y los de la EAE activa y adaptativa, es el estudio de la influencia de las hormonas sobre su inicio y curso –véase la revisión en Ghareghani M, Ghanbari A, Eid A, Shaito A, Mohamed W, Mondello S, Zibara K. Hormones in experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) animal models. Transl Neurosci. 2021 May 6;12(1):164-89. [Pubmed][7]       –. La Tabla 1 muestra un resumen gráfico de los modelos animales de EAE utilizados para estudiar hormonas del hipotálamo. Asimismo, la Figura 4 ilustra los efectos de la eliminación de la microglía en el curso de la EAE Montilla A, Zabala A, Er-Lukowiak M, Rissiek B, Magnus T, RodrÍguez-Iglesias N, ET AL. Microglia and meningeal macrophages depletion delays the onset of experimental autoimmune encephalomyelitis. Cell Death Dis. 2023 Jan 12;14(1):16. [Pubmed][8]       .

2.2. Las lesiones desmielinizantes mediante intoxicación

Los modelos de desmielinización basados en toxinas se usan para estudiar los mecanismos de desmielinización primaria y posterior progresiva remielinización autónoma y/o favorecida por fármacos. La desmielinización se puede iniciar mediante la inyección de tóxicos como la lisolecitina, lipopolisacárido o etidio bromuro en áreas de sustancia blanca para crear una lesión focal en el lugar de la inyección, o bien mediante la ingesta de cuprizona, que produce desmielinización regional. En ambos casos, el modelo de lesión es principalmente inside-outside, a saber, la lesión inicial no tiene componente inmunológico obvio, si bien puede generar una respuesta neuroinflamatoria inicial con repercusiones sistémicas.

El modelo de la cuprizona, un quelante del cobre, se basa en la administración de esta sustancia durante 6 semanas, lo que induce la desmielinización de estructuras cerebrales específicas. A pesar del amplio uso de la cuprizona, aún se desconoce el mecanismo por el cual induce la desmielinización. A pesar de ello, hay 2 modos de acción distintos pero superpuestos para la desmielinización inducida por cuprizona: 1) daño que se origina dentro del oligodendrocito, causado por disfunción mitocondrial o reducción de la síntesis de proteína de mielina (daño celular intrínseco); y 2) daño al oligodendrocito ejercido por moléculas inflamatorias, células residentes en el cerebro, como oligodendrocitos, astrocitos y microglía, o células inmunitarias periféricas: neutrófilos o células T (daño celular extrínseco) Zirngibl M, Assinck P, Sizov A, Caprariello AV, Plemel JR. Oligodendrocyte death and myelin loss in the cuprizone model: an updated overview of the intrinsic and extrinsic causes of cuprizone demyelination. Mol Neurodegener. 2022 May 7;17(1):34. [Pubmed][9]       . Los detalles de este modelo experimental se pueden ver en una publicación reciente de nuestro laboratorio Bernal-Chico A, Manterola A, Cipriani R, Katona I, Matute C, Mato S. P2x7 receptors control demyelination and inflammation in the cuprizone model. Brain Behav Immun Health. 2020 Mar 28;4:100062. Erratum in: Brain Behav Immun Health. 2021 Dec 23;19:100408. [Pubmed][10]         .

La lisofosfatidilcolina, comúnmente denominada lisolecitina, se ha utilizado en modelos de mamíferos, incluidos ratones, ratas, conejos, gatos y monos macacos, y más recientemente el pez cebra, para inducir lesiones desmielinizantes en la médula espinal y el cuerpo calloso. Las inyecciones de lisolecitina al 1% son suficientes para inducir la desmielinización en el SNC de estos animales; posteriormente, se evidencia la repoblación de progenitores de oligodendrocitos, su diferenciación y posterior remielinización. La cronología de los eventos celulares, un ejemplo de remielinización espontánea y otro en el que está favorecida por la aplicación intraperitoneal de baclofeno, un agonista de los receptores GABA-B, están descritos en un artículo reciente de nuestro laboratorio Serrano-Regal MP, Bayón-Cordero L, Chara Ventura JC, Ochoa-Bueno BI, Tepavcevic V, Matute C, Sánchez-Gómez MV. GABAB receptor agonist baclofen promotes central nervous system remyelination. Glia. 2022 Dec;70(12):2426-40. [Pubmed][11]         .