Il peptide cerebrale CCK impedisce alla microglia di distruggere le sinapsi della memoria nella sepsi

L'encefalopatia associata alla sepsi colpisce fino al 70% dei pazienti con sepsi ed è la forma più comune di encefalopatia nelle unità di terapia intensiva, eppure trattamenti neuroprotettivi efficaci rimangono difficili da individuare. I deficit cognitivi successivi alla sepsi sono associati a un'anomala attivazione gliale e alla perdita sinaptica, ma i precisi mediatori molecolari che collegano l'infiammazione periferica ai circuiti della memoria ippocampale sono stati finora poco compresi.

Ricercatori della Peking University e di istituzioni collaboratrici hanno utilizzato un consolidato modello di iniezione di LPS (5 mg/kg i.p.) in topi maschi C57BL/6 di 3 mesi per riprodurre la SAE, affiancato da colture cellulari di microglia BV2 stimolate con LPS come modello in vitro. Hanno verificato se la colecistochinina (CCK), in particolare l'isoforma CCK8, potesse invertire il deterioramento cognitivo ricorrendo a due approcci complementari: infusione bilaterale diretta di CCK8 nella regione CA1 del giro dentato ippocampale dorsale tramite cannule impiantate, e attivazione chemogenetica (DREADD hM3Dq) dei neuroni CCK-positivi nel CA1 mediante topi transgenici CCK-Cre. Gli esiti cognitivi sono stati valutati con il Morris water maze (MWM) e il fear conditioning test (FCT). Per dissezionare i meccanismi sono stati impiegati il sequenziamento dell'RNA, il Western blot, l'immunofluorescenza e le registrazioni elettrofisiologiche in whole-cell.

Sia la somministrazione esogena di CCK8 sia il rilascio endogeno di CCK tramite attivazione chemogenetica dei neuroni hanno migliorato significativamente la memoria spaziale e l'apprendimento condizionato alla paura nei topi con SAE. Dal punto di vista meccanicistico, la SAE indotta da LPS ha causato una marcata sovraespressione del complemento C1q a livello delle sinapsi ippocampali, promuovendo la fagocitosi microgliale delle sinapsi eccitatorie (positive a PSD-95) e riducendo la trasmissione sinaptica eccitatoria misurata mediante elettrofisiologia. Il trattamento con CCK8 ha soppresso in misura sostanziale l'espressione di C1q e l'inglobamento microgliale delle sinapsi, preservando la densità sinaptica eccitatoria e la plasticità correlata alla potenziazione a lungo termine. La CCK ha inoltre inibito la conversione degli astrociti verso il fenotipo neurotossico A1, noto per causare ulteriori danni sinaptici. Esperimenti in vitro su cellule BV2 hanno confermato che questi effetti anti-fagocitici sono mediati specificamente attraverso il recettore di tipo CCK2 (CCK2R) sui microglia, poiché l'antagonismo del CCK2R ha bloccato gli effetti neuroprotettivi.

Lo studio ha inoltre mostrato che il sequenziamento dell'RNA del tessuto ippocampale ha identificato la disregolazione della via del complemento come la firma trascrittomica dominante nella SAE, e che la CCK ha invertito tali alterazioni trascrittomica. La ridotta marcatura complementare delle sinapsi, il minor numero di puncta sinaptici inglobati dai microglia all'interno delle cellule Iba1-positive e il ripristino della frequenza dei mEPSC hanno collettivamente confermato la preservazione sinaptica.

Questi risultati identificano un nuovo asse neuroprotettivo in cui la segnalazione hippocampale della CCK frena l'eliminazione sinaptica mediata dal complemento e dai microglia durante l'infiammazione sistemica. Il duplice approccio della somministrazione farmacologica di CCK8 e dell'attivazione chemogenetica dei neuroni a livello dei circuiti si è rivelato efficace in entrambi i casi, ampliando le potenziali strategie di traduzione terapeutica per la SAE.