Screening of MDWs

NOCICEPTIVA

Además de intervenir en los procesos biológicos anteriormente descritos, las quimiocinas participan de un modo importante en la modulación del procesamiento de las señales nociceptivas. En muchos modelos experimentales de dolor, se ha descrito un aumento de la expresión de quimiocinas o de sus receptores en los DRG o en regiones del SNC relacionadas con la transmisión de la información nociceptiva (Abbadie, 2005; White et al., 2005). Así, en los DRG se ha mostrado la expresión de receptores de quimiocinas (Cook et al., 2018) así como su funcionalidad a través de la detección del flujo de Ca2+ _{intracelular (Oh et al., 2001) y la capacidad de sintetizar y} liberar algunas de ellas (White et al., 2007). Dentro del SNC, diversas quimiocinas o sus receptores pueden expresarse en neuronas (Bajetto et al., 2002; de Haas et al., 2007) o en células gliales (Bajetto et al. 2002; Ambrosini y Aloisi, 2004).

En relación con el dolor de tipo inflamatorio, debe tenerse en cuenta el importante componente relacionado con la activación y proliferación de células inmunes, como neutrófilos, eosinófilos, basófilos y macrófagos (Eming et al., 2007; Ellis y Bennett, 2013), que liberan algunos de los mediadores incluidos en la denominada “sopa inflamatoria” (Basbaum et al., 2009). Estas moléculas pueden actuar como sensibilizadores de nociceptores (Muley et al., 2016), entre las que se encuentran algunas quimiocinas que, a su vez pueden contribuir a amplificar la respuesta inflamatoria a través de la liberación de un mayor número de mediadores (Rittner et al., 2005; Ellis y Bennett, 2013). La implicación de algunas quimiocinas en el dolor inflamatorio está bien establecida, ya que tanto la administración de anticuerpos específicos contra ellas como de antagonistas selectivos contra los receptores en los que actúan pueden ser eficaces en el tratamiento experimental del dolor inflamatorio (White et al., 2005; Llorián-Salvador et al., 2016a, 2016b). Hasta el momento, las principales moléculas en este ámbito pertenecen a la serie CC. Así, en condiciones patológicas la CCL2 y la CCL3, activan receptores CCR2 y CCR1 periféricos respectivamente, lo que promueve el reclutamiento y activación de células inmunes (Llorián-Salvador et al., 2016a, 2016b) o estimula directamente nociceptores (Miller et al., 2012). Además, la CCL2 puede actuar también a nivel central, principalmente en la microglía espinal, favoreciendo la transmisión de señales nociceptivas (Peters y Eisenach, 2010). Finalmente, un trabajo describe que la CCL8, a través de receptores

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CCR5, actúa como pronociceptivo en inflamación visceral al facilitar la comunicación entre las células neuronales y la glía (Lu et al., 2017).

Aunque hay menos información en relación con la participación de quimiocinas de la serie CXC en el dolor inflamatorio, se conoce que la inhibición de la acción de CXCL1 y CXCL5 con anticuerpos (Dawes et al., 2011; Cao et al., 2014) o con antagonistas selectivos de CXCR1 y/o CXCR2 (Cao et al., 2014; Lopes et al., 2016), puede producir una drástica reducción de la infiltración de células inmunes y una consecuente disminución de la producción de citocinas proinflamatorias (Lopes et al., 2016) como la inhibición de los receptores NMDA a nivel central (Cao et al., 2014; Lopes et al., 2016).

En el dolor neuropático, originado a consecuencia de lesiones en estructuras nerviosas, también puede participar la infiltración de células inmunes como neutrófilos y macrófagos (Campbell y Meyer, 2006; Liou et al., 2013), por lo que en muchos casos se ha demostrado una expresión aumentada de algunas quimiocinas en el lugar de la lesión (Liou et al., 2013; Kiguchi et al., 2010a). A su vez, esta presencia aumentada de quimiocinas puede contribuir a la amplificación de señales nociceptivas que ocurre en estas situaciones (White et al., 2007; Gao y Ji, 2010; Kiguchi et al., 2017), no solo por su acción periférica sino también por estar reguladas al alza tanto ellas como sus receptores en el SNC.

Dentro de la serie de quimiocinas CC, se ha mostrado la participación en el dolor neuropático, a nivel periférico, de los sistemas CCL2-CCR2 (Van Steenwinckel et al., 2015), CCL3-CCR5 (Kiguchi et al., 2010a), CCL4-CCR5 (Saika et al., 2012) y CCL5- CCR1/CCR5 (Liou et al., 2013). Además, en la mayoría de los casos se ha demostrado que la activación de los receptores de quimiocinas provoca una infiltración principalmente de macrófagos (Kiguchi et al., 2010a; Saika et al., 2012) en el tejido dañado, así como un aumento de la liberación de citocinas proinflamatorias, como la IL- 1ß (Saika et al., 2012), TNF-α, IL-6 e IFN-γ (Liou et al., 2013). A nivel de la médula espinal, el efecto derivado del aumento de CCL2 y la consecuente estimulación de los receptores CCR2 es probablemente el mejor caracterizado (Gao et al., 2009; Thacker et al., 2009; Zhang et al., 2012). Asimismo, también se ha demostrado en diferentes modelos de dolor neuropático la participación de otras quimiocinas, como la CCL3 (Sun et al., 2016), la CCL5 (Yin et al., 2015), la CCL9 (Rojewska et al., 2018) o la CCL21 (Biber et al., 2011), cuya presencia y la de sus receptores están aumentados en la mayoría de los casos (Kiguchi et al., 2010b; Matsushita et al., 2014; Rojewska et al., 2018). En muchos de estos casos, se han identificado un importante papel de la

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activación de células gliales o de la liberación de citocinas proalgésicas, como el TNF-α o la IL-6 (Yin et al., 2015; Sun et al., 2016).

Dentro del grupo de las quimiocinas de la serie CXC, se ha descrito la participación de la CXCL2, la CXCL5, la CXCL10 y la CXCL12. A nivel del nervio lesionado, se ha mostrado la presencia aumentada de CXCL12 y la acumulación de neutrófilos y producción de citocinas proinflamatorias como IL-1ß derivado de su unión al CXCR12 (Kiguchi et al., 2012). En la médula espinal, se ha descrito que la estimulación de CXCR2 por CXCL5 (Xu et al., 2016), CXCR4 por CXCL12 (Bai et al., 2016) o CXCR3 por CXCL10 (Jiang et al., 2017) promueve, entre otros efectos, la facilitación de la transmisión glutamatérgica a través de la estimulación de los receptores NMDA y AMPA (Jiang et al., 2017) y la producción de citocinas proinflamatorias (IL-1ß, IL-6 y TNF-α) (Maixner y Weng, 2013). Por último, los dos representantes de las familias CX3C y XC, CX3CL1 y XCL1, están también implicados en la hiperalgesia neuropática, mediante la activación de la microglía en el primer caso (Milligan et al., 2004) o por su acción sobre neuronas espinales en el segundo (Zychowska et al., 2016).

Por último, diversas quimiocinas forman parte de los factores proalgésicos liberados por diferentes líneas celulares durante el desarrollo tumoral (Raoof et al., 2018) a través de la activación de sus respectivos receptores, presentes en los nociceptores o mediante la atracción de células inmunes que amplifiquen la señal nociceptiva. La implicación de diversas quimiocinas en el dolor oncológico ha sido demostrada a través de la administración de anticuerpos o antagonistas que impiden la acción de estos péptidos (White y Wilson, 2008; Vendrell et al., 2015). Así, se ha descrito la implicación de los sistemas CCL2-CCR2 (Pevida et al., 2012) y CCL5-CCR1 (Pevida et al., 2014b) periféricos en el desarrollo de los síntomas nociceptivos asociados al crecimiento de un tumor óseo. Además, La CCL2 y la CCL5 pueden actuar como hiperalgésicas a nivel espinal, dado el aumento de sus niveles o de los receptores CCR2 (Hu et al., 2012, 2013) y CCR5 sobre los que actúan respectivamente (Hang et al., 2013). En relación a la serie CXC, sólo se han descrito efectos espinales y las más relevantes parecen ser la CXCL1 (Xu et al., 2014), CXCL10 (Bu et al., 2014), CXCL12 (Shen et al., 2014) y CXCL13 (Wang et al., 2016), por su capacidad de activar las células gliales, principalmente la astroglía (Xu et al., 2014; Wang et al., 2016), aunque también la microglía en el caso de la CXCL10 (Bu et al., 2014). Asimismo, el único representante de la serie CX3C, la CX3CL1, favorece el dolor tumoral a través de la activación de los receptores CX3CR1 de la microglía (Yin et al., 2010).

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Dada la participación de múltiples mediadores en los procesos patológicos, un recurso experimental utilizado para tratar de caracterizar la implicación de diferentes quimiocinas en el procesamiento nociceptivo es la administración directa de las mismas por diferentes vías a animales de experimentación. Esta estrategia cobra especial interés en nuestro caso, ya que la mayoría de los experimentos incluidos en nuestro trabajo se refieren a la administración de quimiocinas exógenas a ratones.

Se han obtenido respuestas hiperalgésicas tras la administración de la mayoría de quimiocinas estudiadas a nivel periférico, generalmente intraplantar. Este es el caso de varias quimiocinas de la serie CC, como la CCL2 (Abbadie et al., 2003), CCL3 (Kiguchi et al., 2010a), CCL4 (Saika et al., 2012) y CCL5 (González-Rodríguez et al., 2017), así como con dos de la serie CXC, la CXCL2 (Kiguchi et al., 2012) y la CXCL5 (Dawes et al., 2011). Algunos de estos efectos ocurren de manera directa por la interacción de la quimiocina correspondiente con los receptores expresados en nociceptores, como es el caso de la CCL2 (Jung et al., 2008; Belkouch et al., 2011), la CCL3 (Zhang et al., 2005) o la CCL5 (Bolin et al., 1998; Oh et al., 2001), CXCL1 (Wang et al., 2008; Dong et al., 2012), CXCL2 (Deftu et al., 2017) y CXCL13 (Wu et al., 2016). Sin embargo, también se ha descrito que en su acción hiperalgésica pueden participar diferentes mecanismos relacionados con el reclutamiento de células inmunes al lugar de administración, lo que puede conllevar la liberación de otras citocinas proalgésicas (IL-1β, IL-6 y TNF-α) (Dawes y McMahon, 2013), que promueven la sensibilización de canales TRPV1 y TRPA1 (Lowin et al., 2015).

En contraste con estos datos, algunos trabajos describen efectos analgésicos tras la administración periférica de quimiocinas. Los ejemplos más representativos son dos miembros de la subfamilia CXC, CXCL2/3 que actúa sobre CXCR2 (Rittner et al., 2006) y CXCL10 a través de la activación de CXCR3 (Wang et al., 2014). La acción analgésica ejercida por estas quimiocinas no se debe a la inhibición directa de los nociceptores, sino a la liberación de opioides endógenos de varios tipos de leucocitos (Rittner et al., 2006; Wang et al., 2014). Estos efectos analgésicos han sido demostrados por la inhibición de las respuestas hipernociceptivas locales en tejidos dañados y se deben a la participación de células inmunes atraídas en respuesta a una lesión. Recientemente hemos descrito en nuestro laboratorio que la administración i.pl. aguda de dosis bajas de CCL5, un agonista de CCR1 y CCR5, indujo hiperalgesia térmica en ratones, mientras que un ligero aumento de la dosis pudo evitarlo al evocar la liberación local del agonista de receptores opioides de tipo κ dinorfina, procedente de neutrófilos (González-Rodríguez et al., 2017).

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Asimismo, la administración de quimiocinas dentro del SNC ha servido para mostrar su participación en la amplificación de señales nociceptivas. Generalmente se trata de estudios en los que la molécula en cuestión se administra por vía intratecal y, que sepamos, todas las quimiocinas estudiadas hasta ahora produjeron efectos hiperalgésicos. En ellos, participan diferentes mecanismos como la activación de la microglía y astroglía (Baamonde et al., 2011; Akimoto et al., 2013a), la producción de citocinas proinflamatorias como IL-1ß, IL-6 y TNF-α (Gao y Ji, 2010), la inhibición de la transmisión gabaérgica (Guyon, 2014) o la estimulación de la transmisión glutamatérgica (Di Prisco et al., 2012). Puesto que los datos disponibles hasta el momento son relativamente escasos y diferentes quimiocinas fueron ensayadas en pruebas nociceptivas concretas pero no en otras, no es fácil establecer si cada una de ellas puede asociarse a alguna modalidad sensitiva o intensidad de estímulo. Como se observa en la tabla 1.1, diversas quimiocinas de las series CC, CXC y XC producen efectos de este tipo.

Tabla 1.1. Cambios en la sensibilidad nociceptiva tras la administración central de quimiocinas

Quimiocina Receptor/es Efecto central Referencias

CCL1 CCR8 Hiperalgesia térmica

Alodinia mecánica

Akimoto et al., 2013a Zychowska et al., 2017 CCL2 CCR2 Hiperalgesia térmica Alodinia mecánica Gao et al., 2009 Thacker et al., 2009 CCL3 CCR1 CCR5 Hiperalgesia térmica Alodinia mecánica Kiguchi et al., 2010b Matsushita et al., 2014 CCL4 CCR1 CCR5 Hiperalgesia térmica Alodinia mecánica Rojewska et al., 2018 CCL9 CCR1 Hiperalgesia térmica Alodinia mecánica Rojewska et al., 2018 CCL21 CCR7 CXCR3

Alodinia mecánica Biber et al., 2011

CXCL1 CXCR2 Hiperalgesia térmica Alodinia mecánica Zychowska et al., 2015 CXCL5 CXCR2 Hiperalgesia térmica Alodinia mecánica Zychowska et al., 2015 Xu et al., 2016 CXCL9 CXCR3 Hiperalgesia térmica Alodinia mecánica Zychowska et al., 2015 CXCL12 CXCR4 Hiperalgesia térmica Alodinia mecánica Zychowska et al., 2015 CXCL13 CXCR5 Hiperalgesia térmica Alodinia mecánica Zhu et al., 2017 CX3CL1 CX3CR1 Hiperalgesia térmica Alodinia mecánica Milligan et al., 2004 XCL1 XCR1 Hiperalgesia térmica Alodinia mecánica Zychowska et al., 2016

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