Ítem
Embargo
Validación de péptido conjugado a nanopartículas magnéticas de óxido de hierro como biomarcador de cambios moleculares en la barrera hematoencefálica bajo condiciones de neuroinflamación
Título de la revista
Autores
Zapata Acevedo, Juan Felipe
Archivos
Fecha
2024-12-04
Directores
González Reyes, Rodrigo Esteban
Vargas Sánchez, Jeinny Karina
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
Universidad del Rosario
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Resumen
La neuroinflamación crónica se caracteriza por un aumento de la permeabilidad de la barrera hematoencefálica (BHE), lo que provoca cambios moleculares en el sistema nervioso central (SNC) que pueden explorarse con biomarcadores de procesos neuroinflamatorios activos. En este contexto la resonancia magnética nuclear (RMN) ha sido una herramienta clave para detectar tanto las lesiones como la permeabilidad de la BHE. Además, el uso de nanopartículas superparamagnéticas ultrapequeñas de óxido de hierro (USPIO) como agentes de contraste ha permitido mejorar la resolución y precisión de estas observaciones por RMN. Por lo tanto, en esta tesis doctoral se evaluó la interacción del péptido-88 con laminina, mediante la vectorización del péptido 88 con USPIO (NPS-P88), para explorar las alteraciones moleculares de la BHE que ocurren durante la neuroinflamación como una herramienta potencial para su uso en RMN. Para verificar el marcaje específico de NPS-P88 se realizaron experimentos en células endoteliales (hCMEC/D3) y astrocitos (T98G) bajo inflamación inducida por IL-1β durante 3 y 24 horas. En células hCMEC/D3 tratadas con IL-1β durante 3 horas, se observó un aumentó de expresión y colocalización de la laminina con las NPS-P88, en comparación con los controles. Sin embargo, a las 24 horas no se observaron diferencias significativas entre los grupos control y células hCMEC/D3 con IL-1β. Por otro lado, en las células T98G, las NPS-P88 mostraron un etiquetado inespecífico similar al observado en los controles. Estos resultados sugieren que NPS-P88 tiene una mayor afinidad por las células endoteliales cerebrales que por los astrocitos en condiciones de inflamación. Aunque esta afinidad disminuye con el tiempo a medida que la expresión de la laminina se reduce. Los resultados in vivo indicaron que, 30 minutos después de la inyección de las nanosondas, hay una mayor presencia de NPS-P88 en la sangre y el cerebro, pero que disminuye progresivamente con el tiempo. Además, la síntesis de las USPIO por un segundo método permitió obtener nanopartículas con una mayor estabilidad, biocompatibilidad y biodistribución lo que prolongó su permanencia en sangre. En modelos de neuroinflamación animal inducida por LPS por 24 horas se observó un aumento de expresión de la laminina en cerebro durante procesos inflamatorios, lo que se correlaciona con una mayor presencia de NPS-P88. Asimismo, se confirmó una comarcación de la laminina/NPS-P88 en cerebro. En contraste, en médula se encontró una baja presencia de NPS-P88, sin cambios significativos en la expresión de laminina ni comarcación laminina/NPS-P88. Finalmente, en los animales EAE, la RMN reveló una acumulación significativa de NPS-P88 principalmente en la corteza, atribuida a la inflamación y la alteración de la BHE. En conjunto, estos resultados demuestran que NPS-P88 es un biomarcador para evaluar los cambios en la BHE inducidos por la neuroinflamación mediante RMN en modelos biológicos dirigidos a la laminina.
Abstract
Chronic neuroinflammation is characterized by an increase in the permeability of the blood-brain barrier (BBB), leading to molecular changes in the central nervous system (CNS) that can be explored with biomarkers of active neuroinflammatory processes. In this context, nuclear magnetic resonance (MRI) has been a key tool to detect both lesions and BBB permeability. Furthermore, the use of ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles (USPIO) as contrast agents has allowed to improve the resolution and precision of these MRI observations. Therefore, in this PhD thesis, the interaction of peptide-88 with laminin was evaluated, by vectoring peptide-88 with USPIO (NPS-P88), to explore the molecular alterations of the BBB that occur during neuroinflammation as a potential tool for use in MRI. To verify the specific labeling of NPS-P88, experiments were performed in endothelial cells (hCMEC/D3) and astrocytes (T98G) under IL-1β-induced inflammation for 3 and 24 hours. In hCMEC/D3 cells treated with IL-1β for 3 hours, an increase in expression and co-localization of laminin with NPS-P88 was observed, compared to controls. However, at 24 hours, no significant differences were observed between the control groups and hCMEC/D3 cells with IL-1β. On the other hand, in T98G cells, NPS-P88 showed a non-specific labeling similar to that observed in controls. These results suggest that NPS-P88 has a higher affinity for brain endothelial cells than for astrocytes under inflammatory conditions. Although this affinity decreases over time as laminin expression is reduced. In vivo results indicated that 30 minutes after nanoprobes injection, there is a higher presence of NPS-P88 in the blood and brain, but that it progressively decreases over time. In addition, the synthesis of USPIOs by a second method allowed obtaining nanoparticles with greater stability, biocompatibility and biodistribution, which prolonged their permanence in blood. In animal models of neuroinflammation induced by LPS for 24 hours, an increase in laminin expression was observed in the brain during inflammatory processes, which correlates with a higher presence of NPS-P88. Likewise, a laminin/NPS-P88 co-marking was confirmed in the brain. In contrast, a low presence of NPS-P88 was found in the bone marrow, with no significant changes in laminin expression or laminin/NPS-P88 co-marking. Finally, in EAE animals, MRI revealed a significant accumulation of NPS-P88 mainly in the cortex, attributed to inflammation and BBB disruption. Taken together, these results demonstrate that NPS-P88 is a biomarker to assess neuroinflammation-induced BBB changes by MRI in laminin-targeted biological models.
Palabras clave
Neuroinflamación , Barrera hematoencefálica , Nanosondas , Resonancia magnética , Laminina , Nanopartículas de óxido de hierro
Keywords
Neuroinflammation , Blood brain barrier , Nanoprobe , Magnetic resonance , Laminin , Iron oxide nanoparticles
