La Encefalopatía Hepática (EH) es un síndrome neuropsiquiátrico complejo producido por un fallo hepático. Cuando el hígado falla se producen hiperamonemia (HA) e inflamación que actúan sinérgicamente produciendo neuroinflamación, lo que da lugar a alteraciones en la neurotransmisión y alteraciones cognitivas y motoras. Estudios anteriores del grupo han demostrado que el aumento de los niveles de GMPc extracelular disminuye la neuroinflamación y revierte las alteraciones cognitivas y motoras observadas en ratas hiperamonémicas. Sin embargo, los mecanismos responsables se desconocían. En la presente tesis doctoral hemos demostrado que la hiperamonemia crónica reduce la respuesta de los receptores AMPA en hipocampo y aumenta la de los NMDA. Además, hemos demostrado que el GMPc extracelular normaliza las alteraciones en la amplitud de las respuestas de receptores AMPA y NMDA producidas por la hiperamonemia En base a los resultados obtenidos, la hiperamonemia aumenta la respuesta GABAérgica en hipocampo, siendo los dos mecanismos implicados más importantes: 1) el aumento de la concentración extracelular de GABA en hipocampo, como consecuencia de la disminución de la expresión en membrana de los transportadores GABA, GAT-1 y GAT-3 y 2) el aumento de la expresión en membrana de las subunidades α1, α2, γ2, β3 y δ del receptor GABAA, como resultado del aumento de la expresión de gephyrin y de la fosforilación de la subunidad β3 del receptor GABAA. El GMPc extracelular revierte todas estas alteraciones producidas por la hiperamonemia. En esta tesis también hemos demostrado que el aumento de la neurotransmisión GABAérgica en hipocampo de ratas hiperamonémicas es resultado de la neuroinflamación. En hiperamonemia la activación del receptor S1PR2 aumenta los niveles de IL-1β, lo que aumenta la producción de CCl2 que promueve la activación de la microglía y de BDNF. El aumento de los niveles de BDNF es el principal responsable de la activación de astrocitos y del aumento del tono GABAérgico en hipocampo de ratas hiperamonémicas. En conclusión, la hiperamonemia altera la función de los receptores de glutamato, AMPA y NMDA, y aumenta el tono GABAérgico, como consecuencia del aumento de la neuroinflamación. Los tratamientos que aumentan los niveles de GMPc extracelular normalizarían la neurotransmisión glutamatérgica y GABAérgica y mejorarían la función cognitiva en ratas hiperamonemicas y en pacientes con Encefalopatía Hepática.

Hepatic encephalopathy (HE) is a neuropsychiatric syndrome caused by liver disease. Liver failure leads to hyperammonemia (HA) and inflammation, which act synergistically to induce neuroinflammation which alters neurotransmission leading to cognitive and motor impairment. Our group showed that increasing extracellular cGMP improves neuroinflammation and cognitive and motor impairment in hyperammonemic rats. However, the mechanisms involved in these processes remain unclear. In this doctoral thesis we show, using multielectrode array, that chronic hyperammonemia reduces the response of AMPA receptors in hippocampus, whereas increases NMDA receptors mediated response. We also show that increasing extracellular cGMP reverses the alterations in amplitude in AMPA and NMDA Evoked Postsynaptic Potentials. We also show that hyperammonemia increases GABAergic neurotransmission in hippocampus, analyzed with multielectrode array, and that two main mechanisms contribute to increased GABAergic tone: 1) the increased concentration of extracellular GABA in hippocampus, which would be a consequence of reduced membrane expression of the GABA trasnsporters GAT-1 and GAT-3 and 2) the increased membrane expression of the α1, α2, γ2, β3 and δ subunits of GABAA receptors, which in turn would be due to increased levels of gephyrin and increased phosphorylation of the β3 subunit. All these changes induced by chronic hyperammonemia are reversed by increasing extracellular cGMP. We also demonstrate that increased GABAergic neurotransmission in the hippocampus of hyperammonemic rats is a consequence of neuroinflammation. In hyperammonemia enhanced S1PR2 receptor activation increases IL-1β levels leading to higher CCl2 production which promotes microglial activation and BDNF production. The increase in BDNF levels is the main responsible for astrocytes activation and for increased GABAergic neurotransmission in hippocampus of hyperammonemic rats. In conclusion, hyperammonemia alters glutamate receptor function and increases GABAergic tone in hippocampus, which is a consequence of neuroinflammation. Treatments that increase extracellular cGMP would normalize glutamatergic and GABAergic neurotransmission and improve cognitive function in hyperammonemia and Hepatic Encephalopathy.