Rol del TNF-α en la comunicación inmune-circadiana durante la estimulación inmune aguda y crónica

Abstract

Los ritmos circadianos, presentes en la gran mayoría de los seres vivos, consisten en oscilaciones en diversas variables fisiológicas, que ocurren con un período cercano a 24 horas. Estos ritmos están sostenidos por un reloj circadiano endógeno que, en mamíferos, se localiza anatómicamente en los núcleos supraquiasmáticos (NSQ) del hipotálamo. El reloj circadiano controla un gran número de procesos y funciones y, generalmente, existen mecanismos de retroalimentación que permiten que el oscilador sea ajustado por el estado de algunas de las variables que controla. Las funciones llevadas a cabo por el sistema inmunológico se encuentran bajo un estricto control del reloj circadiano, y, recientemente, se ha descripto que la activación del sistema inmune es capaz de alterar al oscilador circadiano. En este trabajo se evaluó la participación de TNF-α y su receptor (TNFR1) en la comunicación bidireccional entre los sistemas inmune y circadiano, utilizando diferentes modelos murinos de inflamación. En el primer capítulo, se utilizó un modelo de inflamación aguda causado por dosis bajas de lipopolisacárido (LPS) bacteriano, el cual produce alteraciones en el reloj circadiano solo cuando es administrado en la noche temprana. Por lo tanto se profundizó en el estudio de este efecto. Demostramos que este estímulo es capaz de inducir la activación de los NSQ, y los núcleos paraventriculares (NPV), y de aumentar los niveles de TNF-α en ambas regiones, y de la proteína reloj PER2 en NSQ. El efecto circadiano del LPS estaría mediado por TNFR1, cuyos niveles de expresión son máximos durante la noche temprana. Adicionalmente, se demostró que los animales deficientes de TNFR1 (TNFR1 KO) no muestran cambios de fase ni activación de los NSQ o NPV luego de la estimulación con LPS en la noche temprana. En el Capítulo 2, se estudió como el sistema circadiano puede alterar la respuesta inmune, utilizando un modelo de shock séptico inducido por la administración de dosis altas de LPS. Estudios previos de otros grupos demostraron que existe una variación diaria en la susceptibilidad al shock séptico: la misma dosis de LPS que es capaz inducir aproximadamente el 90% de la mortalidad en ratones al ser administrada hacia el final del día (ZT11), es compatible con la sobrevida si se administra durante la mitad de la noche (ZT19). Pero aún no se conocen los mecanismos subyacentes. En un principio, observamos una hipotermia más pronunciada en los animales inoculados con dosis altas de LPS a ZT11 en comparación con aquellos inoculados a ZT19, acompañada por una mayor activación neuronal en NSQ, NPV y área preóptica del hipotálamo. Posteriormente se demostró que este mismo efecto podía ser causado por la administración de suero de animales estimulados, a animales naive. La única molécula medida en suero que presentó diferencia diurna en su inducción fue TNF-α, cuyos niveles fueron más altos en animales inyectados a ZT11. Asimismo, este estímulo produjo un descenso en los niveles y activación de macrófagos peritoneales, siendo ambas cosas menores luego de la inoculación a ZT11; mientras que en bazo tanto el porcentaje como la activación de éstas células se incrementó con el tratamiento en este horario. Por otro lado, se demostró que los animales TNFR1 KO poseen una mayor supervivencia y desarrollan menor hipotermia en respuesta al LPS a ambos horarios. Por último, se observó que animales con desincronización circadiana no poseen diferencia diurna a la mortalidad inducida por dosis altas de LPS, aunque sí en la respuesta hipotérmica. Adicionalmente, los ratones inyectados a ZT11 presentaron niveles más altos de TNF-α en suero, comparados con sus controles. En conjunto, todos estos resultados nos permiten afirmar que realmente existe una interacción bidireccional entre los sistemas inmune y circadiano, y que por lo tanto, trastornos en uno de los dos pueden afectar el funcionamiento del otro. A su vez, es posible postular a la citoquina TNF-α como mediadora de dicha interacción.