Rol de la conexina 43 en las propiedades fisiológicas de la glía envolvente y en la plasticidad de la vía aferente olfatoria

Abstract

El epitelio olfatorio produce neuronas sensoriales durante toda la vida, que extienden axones a lo largo del nervio olfatorio y establecen sinapsis integrándose al circuito del bulbo olfatorio. Este nervio es plástico y regenera luego de daño. Los axones sensoriales están asociados a la glía envolvente olfatoria, a la cual se atribuye la permisividad para el reemplazo de neuronas sensoriales, ya que produce factores neurotróficos y promueve el crecimiento axonal, tanto in vitro como en modelos de daño. Sin embargo, prácticamente se desconocen los mecanismos subyacentes a este sostén del crecimiento axonal y a su potencial participación en el mantenimiento del circuito olfatorio. La glía envolvente forma redes mediadas por uniones comunicantes (gap junctions), formadas por conexinas, que en otros tipos de glía acompañan remodelaciones asociadas a daño y son esenciales para sostener funciones gliales. La glía envolvente expresa principalmente conexina 43 (Cx43), que podría ser esencial para el mantenimiento del nervio, promoviendo la liberación concertada de neurotrofinas o participando como molécula de adhesión.Evaluamos si la degeneración/regeneración posteriores al daño del nervio olfatorio se asocian con plasticidad en las redes gliales asociadas. Durante la recuperación del sistema luego de un daño, observamos inmunorreactividad reducida para Cx43 en la glía envolvente y aumento de dicha inmunomarca en el bulbo olfatorio, sugiriendo remodelado diferencial de redes gliales durante la regeneración del nervio.Evaluamos también si la Cx43 media la conectividad de la glía envolvente y sostiene la integración de neuronas sensoriales nuevas, utilizando ratones genéticamente modificados para reducir la expresión de Cx43 en la glía envolvente. La reducción de la expresión fue eficiente y selectiva. En estos animales, la glía envolvente mostró menor conductancia de membrana y menor sensibilidad a un bloqueante de gap junctions, sugiriendo un acople reducido de la red. Además, estos ratones mostraron reducción en el número de interneuronas positivas para la hidroxilasa de tirosina en el bulbo, parámetro informativo de una entrada sensorial deficiente. En un ensayo olfativo de habituación-deshabituación, estos ratones mostraron reducción en los tiempos de exploración a estímulos olfativos y reducción del número de células positivas para c-fos reclutadas en el bulbo ante estímulos. Estos resultados indican que la Cx43 es necesaria para una función normal del circuito olfatorio. Esta tesis contribuye al conocimiento sobre propiedades fisiológicas de la glía envolvente y aporta un modelo para identificar mecanismos subyacentes a sus propiedades neurotróficas in vivo, de potencial aplicación en terapias neuroregenerativas.

The olfactory epithelium produces sensory neurons during lifespan, which extend axons throughout the olfactory nerve and establish synapses integrating to the olfactory bulb circuit. This nerve is plastic and regenerates after damage. The sensory axons are associated to olfactory ensheathing glia, believed to underlie the permissiveness for the replacement of olfactory sensory neurons. This is based on the fact that they produce neurotrophic factors and promote axonal growth, in vitro and in models of injury. However, the mechanisms underlying the support of axonal growth and the potential participation of ensheathing glia in the maintenance of the olfactory circuit are poorly understood. The ensheathing glia establish networks mediated by gap junctions, formed by connexins. Gap junctions are essential to support glial functions in other glia types and are remodeled in damage conditions. The ensheathing glia expresses mainly connexin 43 (Cx43), which could participate in nerve maintenance, promoting a coordinated neurotrophin release or through adhesion properties. We evaluated whether the degeneration/regeneration after damage of the olfactory nerve is associated with plasticity of the associated glial networks. During recovery of the system after damage, we observed a reduced immunoreactivity for Cx43 in the ensheathing glia and an increase in Cx43 immunostaining in the olfactory bulb. This suggests a differential remodeling of the glial networks during nerve regeneration. We also evaluated whether Cx43 mediates the connectivity of ensheathing glia and supports the integration of new sensory neurons. For this, we used genetically modified mice to reduce Cx43 expression in ensheathing glia. This reduction was efficient and selective. In these animals, the ensheathing glia showed lower membrane conductance and lower sensitivity to a gap junction blocker. This suggests a reduced coupling within the network. Moreover, these mice exhibited a reduction in the number of tyrosine hydroxylase-positive neurons of the bulb, an informative parameter of sensory input deficiency. In an olfactory habituation-dishabituation test, these mice displayed a reduction in exploration time of olfactory stimuli and a reduction in the number of c-fos-positive cells recruited in the bulb by stimuli. These results indicate that Cx43 is necessary for normal recruitment of olfactory circuits. This thesis contributes to the knowledge about physiological properties of ensheathing glia and provides a model to identify mechanisms underlying their neurotrophic properties in vivo, for potential application in neuroregenerative therapies.