Anxietatea ar putea fi controlată de celule imune ascunse în creier

În creierul mamiferelor, microglia reprezintă componenta imună rezidentă și joacă un rol esențial în dezvoltare, homeostazie și comportament. Studiul Universității din Utah investighează funcțiile a două populații distincte de microglie, Hoxb8 și non-Hoxb8, analizând modul în care defectele genetice din microglia Hoxb8 conduc la anxietate cronică și comportament patologic de overgrooming la șoareci. Folosind transplanturi intracerebrale la nou-născuți lipsiți de microglie, autorii demonstrează că microglia mutantă Hoxb8 este cauzală pentru fenotip, iar interacțiunea funcțională dintre cele două populații susține un model binar de reglare comportamentală.
Microglia derivă din două linii hematopoietice embrionare diferite. Microglia non-Hoxb8 provine timpuriu din sacul vitelin, migrând direct spre creier, în timp ce microglia Hoxb8 parcurge etape suplimentare de expansiune în regiunea AGM și în ficatul fetal înainte de colonizarea creierului. În creierul adult, aceste două populații coexistă într-un raport aproximativ 75% non-Hoxb8 și 25% Hoxb8, având profile transcriptomice aproape identice, dar diferențe funcționale relevante.

Mutația genei Hoxb8 produce la șoareci anxietate cronică și un comportament asemănător trichotilomaniei. Deoarece microglia este singurul tip celular cerebral care exprimă markerul de linie Hoxb8, s-a emis ipoteza că tocmai această subpopulație este responsabilă de patologie. De asemenea, studii anterioare au demonstrat că macrofagele derivate din monociți pot pătrunde în creier și pot adopta un fenotip microglial, ceea ce explică de ce transplanturile de măduvă osoasă din experimentele mai vechi ameliorau fenotipul prin înlocuirea completă a compartimentului microglial disfuncțional.

Despre studiu

Obiectivul principal

Studiul urmărește să determine dacă microglia Hoxb8 mutantă este direct responsabilă de anxietatea și overgroomingul observate la șoarecii purtători ai mutației Hoxb8. În plus, examinează interacțiunea funcțională dintre microglia Hoxb8 și non-Hoxb8, testând modelul conceptual conform căruia cele două populații guvernează comportamentele prin mecanisme opuse, asemănătoare unui sistem „accelerator–frână”.

Metode experimentale

• Au fost utilizați doi modeli genetici pentru a genera șoareci fără microglie: Cx3cr1Cre; Csf1rflox/Δ și Csf1rΔFIRE/ΔFIRE, ultimii având absență completă a microgliei, dar cu păstrarea macrofagelor asociate barierelor.
• Au fost transplantate intracerebral (P1–P3) progenitoare microgliale Hoxb8 și non-Hoxb8, izolate prin sortare celulară fie din ficatul fetal E12.5, fie din creierul neonatal.
• Engraftarea a fost monitorizată prin markeri microgliali (Iba1, Tmem119, P2ry12) și prin trasori genetici (tdTomato, GFP).
• Comportamentele de grooming și anxietate au fost evaluate prin sisteme automate (LABORAS), elevated plus maze și light–dark box, separat pentru masculi și femele.
• Funcționalitatea microgliei transplantate a fost testată prin optogenetică în cortexul prefrontal medial.

Rezultate

1. Microglia mutantă Hoxb8 este cauzală pentru anxietate și overgrooming

• Șoarecii femele transplantați cu progenitoare microgliale Hoxb8 mutante au prezentat un timp de grooming de 1292 secunde în două ore, comparativ cu ~562–579 secunde la cei transplantați cu microglie WT sau controale.
• Anxietatea a fost semnificativ crescută: femelele transplantate cu microglie mutantă petrec doar ~25% din timp în brațele deschise ale plus-maze, față de ~52–59% la martori.
• Modelul reproducerea fidelă a pierderii de păr caracteristice șoarecilor Hoxb8 mutanți.

2. Ambele metode de depleție microglială permit engraftare robustă

Atât Cx3cr1Cre; Csf1rflox/Δ, cât și Csf1rΔFIRE/ΔFIRE au permis colonizarea completă a creierului de către microglia transplantată. Modelul ΔFIRE a fost superior deoarece:

• 100% dintre pui sunt compatibili cu transplantul;
• nu există microglie reziduală, eliminând interferențele fenotipice.

3. Microglia transplantată matură devine funcțională

Optogenetica a confirmat maturarea adecvată: activarea laser a microgliei Hoxb8 transplantate în cortexul prefrontal medial a indus grooming robust, reproducând efectele observate la șoarecii ne-transplantați.

4. Testarea modelului „Accelerator–Frână”

• Șoarecii colonizați cu doar microglie non-Hoxb8 au prezentat grooming excesiv, pierdere de păr și anxietate crescută.
• Șoarecii cu doar microglie Hoxb8 au avut niveluri scăzute, normale, ale acestor comportamente.
• Șoarecii cu amestec fiziologic (25% Hoxb8 și 75% non-Hoxb8) au prezentat comportamente normale, confirmând echilibrul funcțional dintre cele două populații.

5. Existența unei componente de „gain-of-function” în mutația Hoxb8

Deși șoarecii cu doar microglie non-Hoxb8 au prezentat comportamente patologice, severitatea lor a fost mai mică decât la șoarecii mutanți Hoxb8. Diferența semnificativă (ex.: femele: 1050 sec vs. 1490 sec de grooming) indică faptul că mutația Hoxb8 nu produce doar pierderea funcției de „frână”, ci și un câștig patologic de funcție la nivel microglial.

Concluzii

Acest studiu demonstrează că microglia Hoxb8 este responsabilă direct pentru anxietatea cronică și comportamentul de overgrooming. Rezultatele arată că microglia funcționează ca un sistem dual de reglare comportamentală, în care populația Hoxb8 acționează ca un „mecanism de frânare”, iar cea non-Hoxb8 ca un „accelerator”. Disrupția genei Hoxb8 afectează ambele componente ale acestui sistem, prin pierderea funcției inhibitorii și prin dobândirea unei funcții patologice suplimentare.

Aceste descoperiri oferă un cadru conceptual solid pentru investigarea microgliei umane și deschid direcții noi pentru înțelegerea tulburărilor obsesiv-compulsive și anxioase la nivel celular.