Neurogenesis and gliogenesis modulation in cerebral ischemia by CDK5 RNAi-based therapy / Modulación de la neurogénesis y la gliogénesis en la isquemia cerebral mediante una terapia basada en la interferencia de CDK5

ABSTRACT

Abstract Introduction: Cerebral ischemia is the third cause of death risk in Colombia and the first cause of physical disability worldwide. Different studies on the silencing of the cyclin-dependent kinase 5 (CDK5) have shown that reducing its activity is beneficial in ischemic contexts. However, its effect on neural cell production after cerebral ischemia has not been well studied yet. Objective: To evaluate CDK5 silencing on the production of neurons and astrocytes after a focal cerebral ischemia in rats. Materials and methods: We used 40 eight-week-old male Wistar rats. Both sham and ischemia groups were transduced at CA1 hippocampal region with an adeno-associated viral vector using a noninterfering (shSCRmiR) and an interfering sequence for CDK5 (shCDK5miR). We injected 50 mg/kg of bromodeoxyuridine intraperitoneally from hour 24 to day 7 post-ischemia. We assessed the neurological abilities during the next 15 days and we measured the immunoreactivity of bromodeoxyuridine (BrdU), doublecortin (DCX), NeuN, and glial fibrillary acid protein (GFAP) from day 15 to day 30 post-ischemia. Results: Our findings showed that CDK5miR-treated ischemic animals improved their neurological score and presented increased BrdU+ cells 15 days after ischemia, which correlated with higher DCX and lower GFAP fluorescence intensities, and, although mature neurons populations did not change, GFAP immunoreactivity was still significantly reduced at 30 days post-ischemia in comparison with untreated ischemic groups. Conclusion: CDK5miR therapy generated the neurological recovery of ischemic rats associated with the induction of immature neurons proliferation and the reduction of GFAP reactivity at short and longterm post-ischemia.

RESUMEN

Resumen Introducción. La isquemia cerebral es la tercera causa de riesgo de muerte en Colombia y la primera causa de discapacidad física en el mundo. En diversos estudios en los que se silenció la cinasa 5 dependiente de la ciclina (CDK5) se ha demostrado que la reducción de su actividad es beneficiosa frente a la isquemia. Sin embargo, su efecto sobre la neurogénesis después de la isquemia no se ha dilucidado suficientemente. Objetivo. Evaluar el silenciamiento de la CDK5 en la neurogénesis y la gliogénesis después de la isquemia cerebral focal en ratas. Materiales y métodos. Se usaron 40 machos de rata Wistar de ocho semanas de edad. Los grupos de control y los isquémicos sometidos a transducción en la región del hipocampo CA1, se inyectaron intraperitonealmente por estereotaxia con 50 mg/kg de bromodesoxiuridina (BrdU) a partir de las 24 horas y hasta el día 7 después de la isquemia, con un vector viral asociado a adenovirus usando una secuencia no interferente (SCRmiR) y una interferente (CDK5miR). Se evaluó la capacidad neurológica durante los quince días siguientes y se detectó la capacidad de inmunorreacción para la BrdU, la proteína doblecortina (DCX), los núcleos neuronales (NeuN), y la proteína fibrilar acídica de la glía (Glial Fibrillary Acidic Protein, GFAP) a los 15 y 30 días de la isquemia. Resultados. Los animales isquémicos tratados con CDK5miR mejoraron su puntuación neurológica y presentaron un incremento de la BrdU+ a los 15 días de la isquemia, lo cual se correlacionó con una mayor intensidad de la DCX+ y una menor de la GFAP+. No hubo modificación de los NeuN+, pero sí una reducción significativa de la GFAP+ a los 30 días de la isquemia en los animales tratados comparados con los animales isquémicos no tratados. Conclusión. La terapia con CDK5miR generó la recuperación neurológica de ratas isquémicas asociada con la inducción de la neurogénesis y el control de la capacidad de reacción de la proteína GFAP a corto y largo plazo después de la isquemia.