No existe aún un modelo de la espasticidad humana, todos los estudios parecen apuntar que la patofisiología de ésta es multifactorial. Cualquier cambio en los sistemas neuronales y biomecánicos son importantes para determinar cuál de los mecanismos de control neuronal se encuentra deficiente contribuyendo al desorden de movimiento. Un estímulo vibratorio, conducido por las fibras aferentes Ia, puede contribuir a la modulación de los reflejos monosinápticos alterados en los sujetos con lesión medular espástica; y puede, en movimientos funcionales como la locomoción, aumentar o disminuir los arcos de movilidad según la fase de la marcha en que se aplique. Siendo un estímulo aferente potencial para modular la espasticidad a nivel espinal. Por su parte, una estimulación con EMTr de alta frecuencia sobre la corteza motora primaria, puede facilitar o inhibir circuitos intracorticales que incidan sobre vías descendentes que terminan en la médula espinal, permitiendo una modulación de la espasticidad en sujetos con lesión medular. El abordaje de la espasticidad por medios físicos, como la vibración o la EMTr, puede realizarse sobre distintas estructuras y circuitos a lo largo de todo el sistema nervioso central, teniendo efectos específicos sobre los circuitos estimulados, que pueden después repercutir en circuitos más alejados, pero correlacionados, del propio sistema. Se requieren de estudios futuros para observar la actuación de diversos estímulos aferentes o eferentes sobre los distintos circuitos neuronales que se encuentran desregulados en el síndrome de Neurona Motora Superior. Observar los efectos facilitadores o inhibidores que presentan, los cuales podrían combinarse para potenciar los efectos de los protocolos individuales, logrando que los sujetos con lesión medular tengan un mejor desempeño en las actividades diarias y que les permita tener una mejor calidad de vida. / There is not clear a model of human spasticity, all studies seem to indicate that the pathophysiology of this is multifactorial. Any changes in neural and biomechanical systems are important in determining which of the neural control mechanisms are contributing to movement disorder. A vibratory stimulus, driven by the Ia afferent fibers can contribute to the modulation of monosynaptic reflexes that are altered in subjects with spastic spinal cord injury; and may, in functional movements like locomotion, increase or decrease the range of motion in different gait phases depends the location in where is applied. Vibration could be a potencial rehabilitation tool to modulate afferent input in spinal spasticity. On the other hand, stimulation with high frequency rTMS over the primary motor cortex can facilitate or inhibit intracortical circuits that influence on descending pathways which end in the spinal cord, allowing a modulation of spasticity in subjects with spinal cord injury. The approach of spasticity by different physical agents, such as vibration or rTMS, can be carry out on different structures and circuits throughout the central nervous system, with specific effects on stimulated circuits, which can then affect remote circuits, that are correlated in the system itself. Further studies are required to observe the action of afferent or efferent stimulation on different neural circuits that are deregulated in the Upper Motor Neuron Syndrome. To observe the facilitation or inhibition effects, which could be combined to enhance the effects of individual protocols, making that spinal cord injured subjects have a better performance in daily activities and allow them to have a better quality of life.

OBJETIVOSObjetivo principalDescribir el estado urológico de los pacientes con lesión medular traumática tras más de diez años de evolución de la lesión.Objetivos específicos-Describir las características demográficas de los pacientes con lesión medular que siguen control periódico en un servicio especializado en vejiga neurógena en un hospital de tercer nivel de Barcelona.- Valorar las condiciones urológicas en las que estos pacientes fueron dados de alta hospitalaria y ver la evolución, complicaciones, tratamientos y diferencias en cuanto al control urológico que han tenido lugar tras más de diez años de evolución.-Comprobar si existen diferencias entre los pacientes intervenidos de cirugía endoscópica desobstructiva y los que no han sido operados.-Describir las condiciones sociales de los pacientes tras más de diez años de lesión medular y ver si existen diferencias según el nivel de lesión o el sexo del paciente.-Valorar las relaciones sexuales existentes en estos pacientes y comprobar si existen diferencias según el nivel de lesión o el sexo del paciente.PACIENTES Y MÉTODOSCriterios de inclusión:-lesionados medulares de origen traumático.-atendidos en el Hospital Vall d'Hebrón de Barcelona en la fase aguda de la lesión medular.-con más de diez años de evolución de la lesión medular.-que acuden, con una asiduidad no menor de tres años, a visita de control en el servicio de NeuroUrología del Hospital.Cuestionario con 86 variables (datos previos a la lesión, complicaciones durante el seguimiento y estado urológico, sexual, reproductivo y social del paciente tras más de 10 años de la lesión).Método estadístico SPSS. Test T-Student y Variación del Test-Chicuadrado. Valores significativos p <0,05.RESULTADOS126 pacientes. En su mayoría varones (4 /1), con lesión medular completa ASIA A y afectación cervical o dorsal, secundaria a accidente de tráfico. De los datos obtenidos de su seguimiento, de más de 10 años de evolución, llegamos a las siguientes conclusiones:Condiciones urológicas 1-. La mujer utiliza con mayor frecuencia la sonda vesical permanente, mientras que el colector es el sistema de vaciado vesical más utilizado por los hombres en todos los niveles lesionales. Con el transcurso de los años aumenta el uso del colector y el del sondaje vesical permanente, mientras que disminuye el uso del cateterismo intermitente. 2-. Una alta proporción de nuestros pacientes utilizan maniobras facilitadoras de la micción: estimulación suprapúbica (28%), maniobra de Credé (28%) y prensa abdominal (14%). 3.- La media de infecciones urinarias, sin indicación de ingreso hospitalario, es de 1,4 infecciones/paciente/año.4-. Las complicaciones urológicas constituyen el 20% de los motivos de reingreso. Las que se presentan con mayor frecuencia durante el seguimiento son: litiasis renovesical (18%), reflujo vesicoureteral (13%), hidronefrosis (11%), orquitis (12%), divertículos vesicouretrales (10%), pielonefritis (9%) e ITU de repetición con necesidad de antibiótico profiláctico (6%). La presencia de litiasis vesical es más frecuente en la mujer, con independencia del sistema de vaciado vesical empleado.5-. Durante el ingreso hospitalario, una cuarta parte de los pacientes son sometidos a cirugía endoscópica desobstructiva (CED), cifra que asciende al 43% durante todo el período de seguimiento. El 16% de los pacientes sometidos a CED son reesfinteromizados; de éstos la mitad han precisado una segunda reesfinterotomía.6-. El 28% de los pacientes han precisado de otras intervenciones quirúrgica urológicas diferentes a la CED (circuncisión, litotricia, cirugía prostática, resolución de fístula uretroescrotal, cirugía uretral, nefrectomía y orquiectomía). Condición social7-. La mitad de los pacientes vive en pareja y una cuarta parte vive solo. Sólo una pequeña proporción precisará una residencia con el transcurso de los años de evolución.Vida sexual8-. El 41% de los pacientes no tiene pareja estable tras los años de evolución, sin diferencias entre sexos.9-. La mitad de nuestros pacientes no mantiene relaciones sexuales, sin diferencias en cuanto a sexos. Los que mantienen relaciones sexuales regulares en mayor proporción son los menores de 35 años y los lesionados a nivel lumbar.10-. De los pacientes que mantienen relaciones sexuales, un 66% presenta erección (la mitad de ellos no completa). La mitad de los hombres que mantienen relaciones sexuales no sigue tratamiento para la disfunción eréctil y son los menores de 35 años los que lo siguen con más frecuencia. Los pacientes intervenidos de CED presentan en menor proporción erección.11-. Una cuarta parte de los pacientes con relaciones sexuales consiguen eyaculación y tres cuartas partes coito. Los pacientes sometidos a CED presentan proporción menor de eyaculación y coito.12-. Un 42% de los pacientes que mantienen relaciones sexuales no presentan orgasmo. La presencia de orgasmo es manifestada en mayor proporción en mujeres, en menores de 35 años y en pacientes no intervenidos de CED. 13-. Una baja proporción de los pacientes tienen hijos tras la lesión medular, sin diferencias en cuanto a sexo o nivel de lesión medular. / OBJECTIVES Main objective Describe the state of urological patients with traumatic spinal cord injury after more than ten years of evolution of the lesion. Specific objectives -To describe the demographic characteristics of patients with spinal cord injury who are visited in a neurogenic bladder department in a tertiary hospital in Barcelona. - Rate urological conditions in which these patients were discharged from hospital and see the progress, complications, treatments, and differences in the urological monitoring that took place after more than ten years of evolution. -Check whether there are differences between patients undergoing sphincterotomy and those who have not been operated on. -Describe the social conditions of the patients after more than ten years of spinal cord injury and see if there are differences depending on the level of injury or the sex of the patient. -Rate sexual function in these patients and see whether there are differences depending on the level of injury or the sex of the patient. PATIENTS AND METHODS Inclusion criteria: -Spinal cord injuries with traumatic origin. -treated at the Hospital Vall d'Hebron in Barcelona in the acute phase of spinal cord injury. -with over ten years of development of spinal cord injury. -that come, with an attendance of not less than three years, to the control visit in the Neurogenic Bladder Department in the Hospital. Questionnaire with 86 variables (data prior to the injury, complications during follow-up, and urological status, sexual, reproductive and social life of the patient more than 10 years after the injury). SPSS statistical method. Student T-Test and Chisquare-Test. Significant values p <0.05. RESULTS 126 patients. In most men (4 / 1), with complete ASIA A spinal cord injury and dorsal or cervical level, secondary to traffic accident. Of data obtained from follow-up of more than 10 years of evolution, we reached the following conclusions: Urological Conditions 1 -. Women use most often permanent indwelling catheter, while the collector is the more frequent emptying bladder system used by men at all levels of injuries. Over the years the use of the collector and the urinary catheter permanently increases, while the use of intermittent catheterization decreases. 2 -. A high proportion of our patients use maneuvers enabling urination: suprapubic stimulation (28%), Crede maneuver (28%) and abdominal press (14%). 3 .- The mean urinary infections, with no indication of hospitalization was 1.4 infections / patient / year. 4 -. Urological complications account for 20% of the reasons for readmission in hospital. Which occur more frequently during follow-up are: bladder or urethra stones (18%), bladder-urethra reflux (13%), hydronephrosis (11%), orchitis (12%), bladder-urethra diverticuli (10%), pyelonephritis (9%), repetitive urinary infections with need of antibiotic prophylaxis (6%). The presence of bladder stones are more common in women, regardless of the bladder emptying employed. 5 -. During hospitalization, one quarter of patients undergo sphincterotomy, a figure which amounts to 43% throughout the monitoring period. 16% of patients need a second sphincterotomy; half of them have a third sphincterotomy.6 -. 28% of patients are needed in other urologic surgical interventions other than sphincterotomy (circumcision, lithotripsy, prostate surgery, resolution urethra-scrotum fistula, urethral surgery, nephrectomy and orchiectomy). Social Conditions7 -. Half of the patients live in couple and one quarter live alone. Only a small proportion will require a residence with the years of evolution. Sexual life 8 -. 41% of patients do not have stable couple after years of evolution, with no differences between sexes. 9 -. Half of our patients did not have sex, without regard to gender differences. Those who regularly have sex in a greater proportion are under 35 years and those injured at the lumbar spine. 10-. Of the patients who have sex, 66% had an erection (half of them not complete). Half of men who have sex do not follow a treatment for erectile dysfunction. Patients underwent sphincterotomy presents erection in lesser proportion. 11-. One quarter of patients with sexual ejaculation achieve ejaculation and three quarters coitus. Sphincterotomed patients have smaller proportion of sexual intercourse and ejaculation. 12-. 42% of patients who have sex, not have orgasm. The presence of orgasm is expressed in higher proportion in women, patients under 35 years and in sphincterotomed patients. 13-. A low proportion of the patients had children after spinal cord injury without regard to sex differences or level of spinal cord injury.

En la presente Tesis doctoral se ha caraterizado un modelo de lesión fotoquímica de la médula espinal de la rata, basado en la aplicación tópica del agente fotoactivo rosa de bengala. En los diferentes grupos experimentales estudiados, se ha constatado que a mayor tiempo de fotoactivación del colorante, mayor es la lesión producida en los animales, que desemboca en un pérdida progresiva de las capacidades neurológicas y funcionales de éstos (Trabajo 1). Asimismo, las lesiones fotoquímicas realizadas producen cambios en la reactividad glial y neuronal similares a los producidos tras una lesión traumática de la médula espinal (Trabajo 2). Con el objetivo de avanzar an la búsqueda y mejora de una terapia promotora de la recuperación funcional de la médula espinal dañada, se han evaluado los efectos del transplante de glía envolvente del bulbo olfatorio en animales con una lesión fotoquímica. En los estudios a corto plazo, se ha evidenciado el papel neuroprotector ejercido por el transplante glial, ya que los animales con transplante presentaron una menor cavidad necrótica, atribuible a una menor reactividad astrocitaria, que los animales del grupo control (Trabajo 3). También se han estudiado los efectos de una lesión en diferentes segmentos espinales, y se ha evidenciado que la lesiones en los segmentos lumbares afectan severamente las funciones motoras, en comparación a las producidas en los segmentos torácicos de la médula espinal (Trabajo 4). Con el fin de evaluar la influencia del transplante en la recuperación funcional de los animales a largo plazo, se escogió el modelo de lesión fotoquímica en el segmento torácico. Los resultados obtenidos muestran que los animales con el transplante celular presentaron mayor preservación de parénquima medular, así como una mejor respuesta neurológica y funcional que los animales sin transplante (Trabajo 5). Además, en comparación con el transplante de células de Schwann, el transplante de glía envolvente redujo la reactividad glial y promovió una mejor respuesta electrofisiológica (Trabajo 6).Por último, se ha estudiado la influencia del método de transplante celular en los efectos ejercidos por este en la médula espinal, observándose que el transplante por medio de una inyección, a baja presión y de forma continua es similar al transplante en forma de pulsos de aire repetidos (Trabajo 7).

La lesión medular es una de las patologías más discapacitantes que existen. La mayoría de los lesionados medulares adoptan un estilo de vida sedentario, que conduce a un descondicionamiento físico. El deporte adaptado posee efectos beneficiosos a nivel físico, psicológico y social. En una muestra de 44 lesionados medulares crónicos, de los cuales 23 son deportistas y 21 sedentarios, se analiza la tolerancia al ejercicio mediante la realización de una prueba de esfuerzo en cicloergómetro de manivela, la calidad de vida relacionada con la salud (CVRS) empleando el cuestionario SF-36 y la integración social aplicando el cuestionario Craig Handicap Assessment and Reporting Technique (CHART). Se analizan las diferentes variables asociadas a un mayor consumo de oxígeno y a una mejor CVRS. La actividad física regular y un nivel de lesión más distal se asocian a una mayor capacidad aeróbica. Los lesionados medulares expresan un estado de salud percibido inferior a los valores medios de la población general, para el componente sumario físico (PCS) del SF-36, pero no para el mental (MCS). Los deportistas expresan una mejor valoración de la CVRS tanto a nivel físico (PCS), como mental (MCS). Los sedentarios obtienen valores estadísticamente inferiores en las dimensiones del CHART, lo que traduce mayor limitación en sus roles sociales. / The spinal cord injury is one the most handicapated pathologies than they exist. Most of injured people adopt a sedentary style of life, that leads to a physical loose of endurance. The adapted sport has beneficial effects at physical, psychological and social level. In a sample of 44 injured chronic patients, of which 23 are sportmen and 21 sedentary ones, we analyzed the tolerance to the exercise by means of the accomplishment of a test of effort in arm cranking, the Health Related Quality of Life (HRQL) using questionnaire SF-36 and social integration applying questionnaire Craig Handicap Assessment and Reporting Technique (CHART). The different variables are analyzed associated from a greater oxygen consumption and one better HRQL. The regular physical activity and a level of distal injury are associated to a greater aerobic capacity. These patients expresses a state of health perceived lower than average values of the general population, for the Physical Component Summary (PCS) of the SF-36, but it does not the Mental Component Summary (MCS). The sportsmen as much express one better evaluation of the HRQL at physical level (PCS), and mental (MCS). The sedentary ones obtain inferior statistics in the dimensions of the CHART, which translates greater limitation in its social rolls.

[ES] Los receptores tipo Toll, TLR, son receptores clave en la defensa contra los patógenos capaces de iniciar la respuesta inmunitaria innata para proteger al huésped. Su papel no solo se relega a responder a estímulos foráneos, sino que también pueden detectar daños en los tejidos o células lesionadas induciendo su respuesta a lo que se conoce como "inflamación estéril". Las células del sistema inmunitario no son las únicas que presentan TLR; también se encuentran en células de la glía, neuronas y precursores neurales (NPC). Concretamente, TLR2 y TLR4 en NPC en cerebro contribuyen a la determinación del destino celular y plasticidad neuronal durante el desarrollo. Sin embargo, sus funciones en la fisiología y patología de la médula espinal no están bien definidas, así como en procesos críticos como la neurogénesis, autorrenovación o proliferación. Esta tesis doctoral, distribuida entre tres capítulos, se ha centrado 1) en el estudio del papel de TLR2 y TLR4 en precursores derivados de medula espinal neonatal (Capítulo 1); 2) en evaluar el papel de ambos, TLR2 y TLR4 en el proceso de regeneración espontánea o tras trasplante ectópico de NPC, en un modelo de lesión medular inducida (Capítulo 2); 3) en el estudio del papel de TLR4 en la modulación del fenotipo inflamatorio en respuesta al proteoglicano condroitín sulfato (CSPG) secretado tras la lesión medular con actividad inhibitoria del recrecimiento axonal tras lesión medular (Capítulo 3). / [CA] Els receptors tipus Toll, TLR, són receptors clau en la defensa contra els patògens capaços d'iniciar la resposta immunitària innata per a protegir l'hoste. El seu paper no sols es relega a respondre a estímuls forans, sinó que també poden detectar danys en els teixits o cèl·lules lesionades induint la seua resposta al que es coneix com a "inflamació estèril". Les cèl·lules del sistema immunitari no són les úniques que presenten TLR; també es troben en cèl·lules de la glia, neurones i precursors neurals (NPC). TLR2 i TLR4 en NPC en cervell contribueixen a la determinació del destí cel·lular i plasticitat neuronal. No obstant això, les seues funcions en la fisiopatologia de la medul·la espinal no estan ben definides, així com en processos crítics com la neurogènesi, autorenovació o proliferació. Aquesta tesi doctoral, distribuïda entre tres capítols, s'ha centrat: 1) En l'estudi del paper de TLR2 i TLR4 en precursors derivats de medul·la espinal neonatal (Capítol 1); 2) A avaluar el paper de tots dos, TLR2 i TLR4, en el procés de regeneració espontània o després de trasplantament ectòpic de NPC, en un model de lesió medul·lar induïda (Capítol 2); 3) En l'estudi del paper de TLR4 en la modulació del fenotip inflamatori en resposta al proteoglicà condroití sulfat (CSPG) secretat després de la lesió medul·lar amb activitat inhibitòria del recreixement axonal després de lesió medul·lar (Capítol 3). / [EN] Toll-like receptors, TLRs, are key receptors in the defence against pathogens capable of initiating the innate immune response to protect the host. Their role is not only limited to responding to foreign stimuli, but they can also detect damage to injured tissues or cells, inducing their response to what is known as 'sterile inflammation'. Immune system cells are not the only cells that display TLRs; they are also found in glial cells, neurons and neural precursors cells (NPCs). TLR2 and TLR4 NPCs from brain contribute to cell fate determination and neuronal plasticity. However, their roles in spinal cord pathophysiology and in critical processes such as neurogenesis, self-renewal or proliferation are not well defined. This doctoral thesis, distributed among three chapters, has focused: 1) on the study of the role of TLR2 and TLR4 in neonatal spinal cord-derived precursors (Chapter 1); 2) on evaluating the role of both TLR2 and TLR4 in the process of spontaneous regeneration or after ectopic transplantation of NPC, in a model of induced spinal cord injury (Chapter 2); 3) to study the role of TLR4 in modulating the inflammatory phenotype in response to chondroitin sulphate proteoglycan (CSPG) secreted after spinal cord injury with inhibitory activity on axonal regrowth after spinal cord injury (Chapter 3). / The student has been granted with a PhD fellowship from a predoctoral program at the CIPF and with International Research and Training Exchange Programme at the CIPF. This work has been supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (projects RTI2018-095872-B-C21; MAT2015-66666-C3-R; SAF2015-69187R) and Spanish Ministry of Heath, PNSD2018 I003. / Sánchez Petidier, M. (2022). Toll-like receptors in spinal cord derived neural precursor cells: implications on spinal cord injury and cell transplantation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180753 / TESIS

[ES] La lesión medular traumática (LM) se refiere a una condición neurológica en la que un insulto mecánico interrumpe la adecuada comunicación de impulsos nerviosos a través del sistema nervioso central (SNC), resultando en la pérdida de función locomotora por debajo del área lesionada. Lamentablemente, en la actualidad aún no existe cura efectiva para restaurar la funcionalidad después de una LM. La búsqueda de un tratamiento eficiente sigue siendo un gran desafío debido a nuestra aún incompleta comprensión de la multitud de procesos biológicos desencadenados por la lesión. La terapia celular destaca como la aproximación más recurrente para el tratamiento de la LM. En las últimas décadas, se han explorado varias estrategias celulares, siendo una de las más prometedoras el trasplante de células progenitoras neurales (CPN). Muchos estudios preclínicos demostrado el potencial del trasplante de CPN para proporcionar una recuperación motora en modelos animales, sin embargo, las mejoras funcionales en ensayos clinicos humanos son limitadas. Por lo tanto, aún se deben realizar esfuerzos para descubrir la cascada precisa de procesos moleculares a lo largo de la fisiopatología de LM, así como el mecanismo subyacente de los CPN. En ese contexto, el Capítulo 1 del presente trabajo tuvo como objetivo proporcionar una caracterización de los cambios en el perfil transcripcional medular a lo largo de las diferentes etapas temporales de una lesión severa contusiva. Además, hemos descrito el impacto transcripcional del trasplante de CPN en ratas lesionadas. Hemos demostrado que mientras la LM conllevó una fuerte desregulación de varios componentes de señalización de AMPc (entre ellos EPAC2), el trasplante de CPN pudo restaurar estas alteraciones transcripcionales. Para explorar el papel de EPAC2 en el mecanismo terapéutico mediado por CPN, realizamos un experimento de inhibición sostenida de EPAC2 mediante la administración de ESI-05. En comparación con los animales solo trasplantados, los animales CPN +ESI-05 mostraron un aumento en el área de cicatriz, una exacerbación de la polarización de la microglía hacia un perfil inflamatorio y una ampliación de la brecha de neuronas preservadas a lo largo de la lesión, sugiriendo que el trnasplante de CPN en el contexto de LM implican un mecanismo dependiente de EPAC2, reduciendo la neuroinflamación y proporcionando un entorno neuro-permisivo. El Capítulo 2 explora el potencial del AMPc para la regeneración de la LM. Hemos diseñado una estrategia innovadora para inducir AMPc en las neuronas corticoespinales a través de la activación optogenética de un adenilato ciclasa foto-inducible (bPAC). La estimulación optogenética en ratas con una hemisección dorsal torácica promovió una recuperación locomotora en comparación con el grupo control. Además, la estimulación de bPAC aumentó el número de neuronas marcadas retrógradamente desde el segmento lumbar tanto en la corteza motora como en la formación rafe-reticular, pero no en el núcleo rojo.La inmunotinción del tracto rafespinal mostró que la estimulación de bPAC aumenta el ratio de axones serotonérgicos caudales a la lesión correlacionando con una mejora funcional. Por último, la depleción del sistema serotoninérgico mediante la administración de 5,7-Dihydroxytryptamina suprimió la abolió la mejora mediada por bPAC, confirmando la implicación de la vía serotoninérgica en la recuperación de los animales estimulados. En resumen, se han proporcionado nuevos conocimientos sobre los cambios transcripcionales que ocurren a lo largo de la progresión de la LM y tras el trasplante de CPN, con énfasis en la señalización de AMPc. La manipulación optogenética de AMPc en las neuronas corticoespinales después de la LM ha demostrado ser efectiva para la recuperación funcional y permitido descubrir una ruta cortical alternativa a través del tracto descendente serotoninérgico / [CA] Lesió medul·lar traumàtica (LM) es una condició neurològica en la qual un traumatisme interromp la comunicació adequada dels impulsos a través del sistema nerviós central (SNC), amb el resultat de la pèrdua de la funció locomotora per baix de la zona lesionada. Lamentablement, en l'actualitat encara no hi ha una cura efectiva per a restaurar completament la funcionalitat de la medul·la espinal després de la lesió. La recerca d'un tractament eficient per a la LM roman un repte complex a causa de la nostra comprensió encara incompleta de la gran quantitat de processos biològics desencadenats per la lesió primària. La teràpia cel·lular destaca com l'aproximació més recurrent per al tractament de la LM. En les dècades passades, s'ha explorat diverses estratègies basades en cèl·lules i una de les més prometedores és el trasplantament de cèl·lules progenitores neurals (CPN). Molts estudis preclínics han demostrat el potencial del trasplantament de CPN per proporcionar una recuperació motora en models animals, no obstant això, les millores funcionals en pacients humans tractats són limitades. Per tant, encara s'han de fer esforços per a descobrir la cascada precisa de processos moleculars al llarg de la fisiopatologia de la LM, així com el mecanisme subjacent dels CPN. El Capítol 1 del present treball va tindre com a objectiu proporcionar una caracterització dels canvis en el perfil transcripcional espinal al la llarga de les diferents etapes temporals de una lesió contusiva. A més, s'ha descrit l'impacte transcripcional del trasplantament d'CPN en animals lesionats. S'ha demostrat que mentre la LM va causar una forta desregulació de diversos components de senyalització de AMPc (sent EPAC2 el gen més regulat a la baixa), el transplantament de CPN van ser capaç de restaurar les alteracions derivades de la LM. Per a explorar el paper d'EPAC2 en el mecanisme terapèutic mediat per CPN, es va realitzar un experiment de inhibició sostinguda d'EPAC2 degut a l'administració d'ESI en animals lesionats. En comparació amb els animals només trasplantats, els animals CPN+ESI-05 van mostrar un augment de l'àrea de cicatriu, una exacerbació de la polarització de les micròglies cap a un perfil inflamatori i una ampliació de la bretxa de neurones preservades a través de la lesió.Aquests resultats suggereixen que el trasplantament de CPN en el context de la LM involucren un mecanisme depenent d'EPAC2, reduint la neuroinflamació i proporcionant un entorn més neuropermissiu. El Capítol 2 va tindre com objectiu explotar el potencial de regeneració de AMPc dissenyant una nova estratègia per a les induccions artificials de AMPc en les neurones corticoespinals mitjançant l'activació optogenètica d'una adenilat ciclasa fotoinduïble (bPAC). L'estimulació diària de AMPc en rates que pateixen una hemisècció dorsal toràcica va promoure una recuperació en comparació amb els control. L'estimulació de bPAC va augmentar el nombre de neurones marcades retrògradament des del segment lumbar, tant a l'escorça motora com a la formació rafe-reticular, però no al nucli roig. A més, la immunotinció del tracte rafespinal va mostrar que l'estimulació de bPAC va augmentar la ràtio d'axons serotoninèrgic cabals a la lesió, cosa que es va correlacionar significativament amb una millora dels paràmetres funcionals. Finalment, la depleció del sistema serotoninèrgic mitjançant l'administració de 5,7-Dihydroxytryptamina va abolir la millora mediada per bPAC, confirmant la implicació de la via serotoninèrgica en la recuperació. En resum, la investigació ha proporcionat coneixements sobre els canvis transcripcionals que tenen lloc a la llarga de la progressió de la LM i després del trasplantament de CPN, amb un èmfasi especial en la senyalització d'AMPc. La manipulació optogenètica d'AMPc a les neurones corticoespinals després de la LM ha demostrat ser efectiva per a la recuperació funcional i ha permès descobrir una ruta cortical alternativa a través del tracte descendent serotoninèrg / [EN] Traumatic spinal cord injury (SCI) refers to a neurological condition in which a mechanic insult disrupts the proper communication of the impulses through the central nervous system (CNS), resulting on the loss of locomotor function below the injured area. Unfortunately, nowadays there is still no effective cure to completely restore the functionality of the spinal cord after the injury. Cell therapy is the most recurring approach for SCI treatment. In the past decades several cell-based strategies have been explored, being one of the most promising the transplantation of neural progenitor cells (NPCs). Many pre-clinical studies evidenced the potential of the NPCs transplantation to provide a substantial motor recovery in animal models, yet functional improvements in clinical trials have been limited. Therefore, efforts still need to be made in disclosing the precise cascade of molecular processes along SCI pathophysiology as well as the NPCs underlying mechanism. In that context, Chapter 1 of the present work aimed to provide a comprehensive characterization of the spinal transcriptional changes along the different temporal stages of rats suffering a severe contusive injury. Additionally, we have described the transcriptional impact of acute and subacute NPCs transplantation in injured animals. Interestingly we have shown that while SCI caused a strong dysregulation of several cAMP-signaling components (being EPAC2 the most downregulated gene), NPCs was able to restore SCI-derived alterations over this pathway with EPAC2 significant upregulation. In order to further explore EPAC2 role in NPCs-mediated therapeutical mechanism we performed a loss-of-function experiment by sustained EPAC2 inhibition via ESI-05 administration along with NPCs transplantation after SCI. Compared with only transplanted animals, NPCs+ESI-05 animals showed increased scar area, exacerbated microglia polarization into an inflammatory profile and widened gaps of preserved neurons across the lesion. Overall, these results suggest that NPC therapeutic mechanisms in the context of SCI involve an EPAC2-dependent mechanism, reducing neuroinflammation and providing a neuro-permissive environment. Chapter 2 aimed to further explore cAMP potential for SCI regeneration. We designed a novel strategy for artificial cAMP inductions in corticospinal neurons via optogenetic activation of a photoinducible adenylyl cyclase (bPAC). Daily optogenetic cAMP stimulation in rats suffering a thoracic dorsal hemisection, which completely disrupt the dorsal aspect of the corticospinal tract (CST), promoted and early and sustained locomotor recovery compared to non-treated control animals. We have shown that bPAC stimulation increased the number of retrograde traced neurons from the lumbar segment both in the motor cortex and the raphe-reticular formation, but not in the red nuclei. Moreover, immunolabelling of the raphespinal tract by 5-HT showed that bPAC stimulation increased the ratio of descending serotoninergic axons caudal to the injury which significantly correlated with improved functional parameters. Our results from corticobulbar projection study, WGA trans-synaptic tracing, and P-CREB analysis suggest that bPAC modulation of cortico-serotonergic pathway might occurs at the brainstem level. Lastly, the serotonergic system depletion by 5,7-Dihydroxytryptamine administration suppressed bPAC-mediated recovery, confirming the implication of the serotonergic tract in the recovery of stimulated animals. In summary, our research has provided new insights into the transcriptional changes that occur along SCI progression and after NPCs transplantation with a special emphasis on cAMP signaling. Optogenetic cAMP manipulation in corticospinal neurons after SCI has proven to be effective for functional recovery and allowed to unveil a cortical rerouting pathway through the serotonergic descending tract. / This research was funded by FEDER/Ministerio de Ciencia e Innovación – Agencia Estatal de Investigación [RTI2018-095872-BC21/ERDF]. Part of the equipment employed in this work was funded by Generalitat Valenciana and cofinanced with ERDF funds (OP ERDF of Comunitat Valenciana 2014– 2020) and the UE; Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) incluido en el Programa Operativo FEDER de la Comunidad Valenciana 2014-2020. B. MartinezRojas was supported by a grant from the Conselleria de Educación, Investigación, Cultura y Deporte de la Generalitat Valenciana and the European Social Fundation ACIF/2019/120. / Martínez Rojas, B. (2024). Transcriptional Insights for Spinal Cord Injury and Neural Precursor Cell Therapy: Toward a Novel Optogenetics-Based Treatment for cAMP Neuronal Induction [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202972