Un nou studiu dezvăluie rolul receptorilor CB1 în rezistența la stresul cronic

Acest studiu, publicat recent în Nature Neuroscience, evaluează modul în care receptorul de tip canabinoid 1 (CB1) de la nivelul astrocitelor influențează răspunsul la stres și integritatea barierei hematoencefalice (BHE). Cercetătorii subliniază că tulburarea depresivă majoră afectează aproximativ 1 din 5 persoane pe parcursul vieții și că tratamentele actuale au o rată de succes de aproximativ 30%, ceea ce indică o nevoie urgentă de soluții terapeutice mai eficiente.
Tulburarea depresivă majoră este asociată frecvent cu expunerea la stres cronic, iar multiple studii au demonstrat că stresul cronic poate duce la alterări ale barierei hematoencefalice (BHE), responsabilă de reglarea schimburilor moleculare dintre circulația periferică și creier. În modelele pe șoareci (precum Chronic Social Defeat Stress - CSDS), aceste perturbări sunt legate de comportamente asemănătoare depresiei, însă un subgrup de animale, denumit „rezistent la stres” (RES), pare să-și mențină integritatea BHE și să prezinte mai puține comportamente negative.

Sistemul endocanabinoid (ECS), în special receptorul cannabinoid 1 (CB1), este esențial în reglarea răspunsului la stres și în apariția sau prevenția comportamentelor depresive. În creier, CB1 se regăsește în mod tradițional în neuroni, dar și în astrocite, unde ar putea juca un rol important în menținerea integrității BHE și în asigurarea rezistenței la stres (resilience). Cercetări anterioare au arătat că astrocitele sunt critice pentru comunicarea neurovasculară și că scăderea contactului astrocitelor cu vasele poate fi asociată cu tulburarea depresivă majoră.

Despre studiu

Metodologie și participanți

Studiul a utilizat modelul de stres social cronic (CSDS) la șoareci masculi C57BL/6. Protocolul a constat în expunerea, timp de 10 zile, la episoade de conflict social cu un șoarece agresor (CD-1). Pe baza comportamentului de evitare socială măsurat prin Social Interaction test (SI), animalele au fost împărțite în:

• SS (susceptibile la stres): șoarecii cu evitarea semnificativă a zonei sociale.
• RES (rezistenți la stres): șoarecii care au rămas social activi, cu niveluri de interacțiune comparabile cu martorii neexpuși la stres (CTRL).

Pentru a evalua impactul receptorilor CB1 asupra anxietății, comportamentelor depresive și integrității BHE, s-au folosit mai multe abordări experimentale:

• Analize moleculare (PCR cantitativ, RNAscope, TaqMan array) pentru măsurarea expresiei genei Cnr1 (care codifică receptorul CB1).
• Tehnici de microscopie (confocală și super-rezoluție) pentru a observa localizarea specifică a CB1, a astrocitelor (S100β, GFAP, Aqp4) și a celulelor endoteliale (CD31).
• Manipulare virală (adeno-associated virus, AAV) pentru creșterea sau scăderea expresiei Cnr1 selectiv în astrocite (promotor GFAP) sau în neuroni (promotor hSYN).
• Testare comportamentală extinsă (Open Field, Elevated Plus Maze, Splash Test, Social Interaction, Forced Swim Test, Tail Suspension Test, Sucrose Preference Test) pentru a cuantifica modificările anxio-depresive.

Pentru a studia mecanismele neuroinflamatorii și rolul astrocitelor la nivel vascular, cercetătorii au mai folosit:

• Analize transcriptomice la nivel de celulă specifică (FACS - sortarea astrocitelor transfectate cu GFP și analiză cu NovaSeq).
• Cultură de astrocite cu inducerea unei inflamații acute cu interleukina-6 (IL-6).
• Măsurători de endocanabinoizi prin HPLC-MS/MS pentru a determina concentrațiile de 2-AG și AEA la nivel tisular și în astrocite izolate.

Date statistice și numerice importante

• Expresia genei Cnr1 în NAc la șoareci RES a fost semnificativ crescută față de CTRL și SS (analiză qPCR, corelație cu scorul de interacțiune socială SI: P = 0.0002).
• În NAc shell (subregiune implicată în recompensă și reglarea stării de spirit):

• 23% din receptorii CB1 se găsesc pe astrocite (S100β+), iar creșterea acestora la RES corelează pozitiv cu comportamentul de tip rezilient (P = 0.0012).
• În schimb, în NAc core, nivelul CB1 a fost crescut preponderent la neuroni la șoarecii SS, fără corelație cu comportamentul social.

• Manipularea supraexpresiei Cnr1 în astrocitele din NAc shell a redus anxietatea în Open Field (virus effect, P = 0.0186) și Splash Test (latency grooming, P = 0.0500) la șoarecii ne-stresați.  
• Expunerea la CSDS la șoareci injectați cu virusul AAV-GFAP-Cnr1 în NAc shell a prevenit evitarea socială (stress effect, P = 0.0180) și a scăzut anxietatea în EPM și OF (EPM - virus effect, P = 0.04; OF - virus effect, P = 0.0089).  
• Downregularea genei Cnr1 în astrocite (AAV-GFAP-shmir-Cnr1) anulează fenomenul de reziliență și mărește cFos neuronal în NAc la animalele stresate, accentuând fenotipul de tip SS (stress effect, P = 0.0029).  
• În paralel, reducerea expresiei Cnr1 la nivel neuronal în NAc core nu a modificat răspunsul la stres și comportamentul social.

Rezultate

Legătura dintre CB1 astroglial și integritatea BHE

• Expunerea cronică la stres (CSDS) induce pierdere de Cldn5 și hiperpermeabilitate a BHE în NAc, asociate cu fenotipul SS. În schimb, șoarecii RES își mențin mai bine integritatea vasculară.
• Studiile de microscopie au indicat o corelație între creșterea volumului de Aqp4 la suprafața vaselor sangvine, expresia crescută a Cnr1 pe astrocite și menținerea BHE.

• De exemplu, la injectarea cu AAV-shRNA-Cldn5, scăderea proteinei Cldn5 în endoteliu a crescut Cnr1 și Aqp4, sugerând un mecanism compensator menținut de astrocite (corelație P = 0.0356).

Analize transcriptomice și in vitro

• Sortarea prin FACS a astrocitelor (GFP+) din NAc a evidențiat că supraexpresia Cnr1 în astrocite favorizează un profil molecular similar cu al șoarecilor rezilienți, prin creșterea căilor de semnalizare vasculară (Wnt), reducerea inflamației și reglarea pozitivă a Aqp4.
• Experimentele in vitro au arătat că IL-6 (un mediator inflamator crescut la șoarecii SS și în probe post-mortem MDD) reduce morfologia astrocitelor, diminuează Aqp4, dar crește Cnr1 pe termen scurt (3-6h). Însă, încărcarea virală cu AAV-GFAP-Cnr1 contracarează efectele negative ale IL-6, menținând volum de Aqp4 și scăzând expresia IL-6 la astrocite (virus × treatment effect, P < 0.0001).

Rolul endocanabinoizilor (2-AG, AEA)

• Concentrația totală de 2-AG în NAc scade la șoarecii rezilienți (RES) comparativ cu cei martor, contrar faptului că Cnr1 crește; dar la izolarea doar a astrocitelor, 2-AG și AEA sunt mai mari la RES, sugerând o dinamică diferită între neuroni și astrocite.
• Tratamentul cu IL-6 la astrocite culese și cultivate a indicat o creștere tranzitorie a Cnr1 și a genei Mgll (enzima care degradează 2-AG), ceea ce duce la formarea acidului arahidonic (AA) și a prostaglandinei E2 (PGE2), favorizând răspunsul inflamator.

Exercitiul fizic și tratamentul antidepresiv

• Exercițiul fizic crește nivelurile sistemice de endocanabinoizi și este asociat cu efecte antidepresive și de îmbunătățire a sănătății vasculare. Cercetătorii au observat că șoarecii care aleargă voluntar după CSDS păstrează un nivel ridicat de Cnr1 în NAc și își îmbunătățesc scorul de interacțiune socială (stress effect, P = 0.0009; physical exercise effect, P = 0.0037).  
• Când cercetătorii au scăzut expresia Cnr1 astroglial cu AAV-GFAP-shmir-Cnr1 la șoarecii cu acces la roată de alergare, aceștia și-au pierdut beneficiile exercițiului (stress effect, P = 0.0059), confirmând rolul cheie al CB1 pe astrocite în mecanismele de reziliență.

• Antidepresivele (imipramină, fluoxetină) administrate 2-3 săptămâni la șoareci SS au crescut expresia Cnr1 la cei care au răspuns favorabil la tratament (P = 0.001) și a corelat cu o creștere a proteinei Aqp4 (corelație P = 0.0011).
• În țesut post-mortem de la indivizi cu MDD, nivelul de CNR1 la nivel astroglial (AQP4+) în nucleus accumbens este scăzut (P = 0.0107), dar la pacienții care au beneficiat de antidepresive, nivelul CNR1 revine la valori apropiate de normal.

Concluzii

În ansamblu, studiul demonstrează că expresia crescută a receptorului CB1 pe astrocite, în special la nivelul barierei hematoencefalice din NAc shell, este asociată cu rezistența la stres și cu reducerea comportamentelor anxio-depresive. Mai mult, acest fenomen pare să fie interconectat cu reglarea inflamației (IL-6), menținerea proteinelor cheie ale BHE (Cldn5, Aqp4) și activarea căilor endocanabinoide. Intervențiile precum exercițiul fizic sau antidepresivele clasice (imipramină, fluoxetină) favorizează această creștere a expresiei CB1 astrogliale și protejează împotriva efectelor negative ale stresului social cronic.

Implicațiile clinice ale acestui studiu sunt relevante pentru dezvoltarea de noi strategii terapeutice în tulburarea depresivă majoră, cu accent pe conservarea și stimularea funcției astrocitelor și a semnalizării endocanabinoide la nivelul BHE. În plus, găsirea unor modulatori care să țintească selectiv CB1-ul astrocitar ar putea contribui la îmbunătățirea ratelor de răspuns terapeutic, mai ales la pacienții cu inflamație sistemică marcată și rezistență la tratamentele actuale.