Antecedentes: La aparición de una encefalopatía hepática mínima se asocia a cambios en el sistema inmunitario periférico que se transmiten al cerebro, induciendo neuroinflamación que conduce a deterioro cognitivo y motor. Los mecanismos por los que los cambios en el sistema inmunitario inducen alteraciones cerebrales siguen sin estar claros. Las vesículas extracelulares (EVs) parecen desempeñar un papel en este proceso en determinadas patologías. El objetivo de este trabajo fue evaluar si las EVs juegan un papel en la inducción por hiperamonemia crónica de la neuroinflamación en cerebelo e hipocampo y en la inducción del deterioro motor y cognitivo. Las vesículas extracelulares de células madre mesenquimales (MSCs) reducen la neuroinflamación en algunas condiciones patológicas. El objetivo de esta tesis es evaluar si el tratamiento de ratas hiperamonémicas con EVs de MSCs reduce la neuroinflamación y restaura la función cognitiva y motora y estudiar los mecanismos implicados. Métodos: Aislamos EVs del plasma de ratas control o hiperamonémicas y caracterizamos las diferencias en el contenido proteico mediante proteómica y Western blot. Se evaluó si la inyección de EVs a ratas normales induce neuroinflamación en el cerebelo y el hipocampo. mediante inmunohistoquímica y Western blot. Se evaluaron los efectos sobre la función motora y cognitiva mediante los test beam walking, memoria de localización de objetos, memoria de reconocimiento de objetos y el laberinto Y. Los mecanismos subyacentes se analizaron ex vivo en cortes de cerebelo e hipocampo. Resultados: La hiperamonemia aumenta la cantidad de EVs y altera su cargo proteico. El TNFα y su receptor TNFR1 están aumentados en las EVs de ratas hiperamonémicas. Las EVs inyectadas alcanzan el hipocampo y el cerebelo. La inyección de EVs de ratas hiperamonémicas, pero no de ratas de control, indujo incoordinación motora y deterioro cognitivo, mediado por neuroinflamación y activación de la microglía y los astrocitos. Los estudios ex vivo demostraron que este efecto está mediado por el TNFα presente en las vesículas. La hiperamonemia indujo neuroinflamación en el hipocampo y el cerebelo, causando déficits de aprendizaje, coordinación motora y memoria en los tests realizados. El tratamiento con EVs redujo la activación de la microglía y los astrocitos y restauró la función cognitiva y motora de las ratas hiperamonémicas en todas las pruebas de comportamiento. Los estudios ex vivo demostraron que estos efectos beneficiosos dependían del TGFb contenido en las VE. Conclusiones: Las EVs de plasma de ratas hiperamonémicas portan moléculas necesarias y suficientes para desencadenar la neuroinflamación en cerebelo e hipocampo y los mecanismos que conducen a la incoordinación motora y al deterioro cognitivo. Las EVs de las MSCs reducen la neuroinflamación en el cerebelo y el hipocampo y restauran la función cognitiva y motora en ratas hiperamonémicas. Las EVs de MSCs pueden ser útiles para mejorar la función cognitiva en pacientes con encefalopatía hepática mínima.

Background: Appearance of minimal hepatic encephalopathy is associated with changes in the peripheral immune system which are transferred to brain, leading to neuroinflammation which leads to cognitive and motor impairment. The mechanisms by which changes in the immune system induce cerebral alterations remain unclear. Extracellular vesicles (EVs) seem to play a role in this process in certain pathologies. The aim of this work was to assess whether EVs play a role in the induction by chronic hyperammonemia of neuroinflammation in cerebellum and hippocampus and in the induction of motor and cognitive impairment. Extracellular vesicles from mesenchymal stem cells (MSCs) reduce neuroinflammation in some pathological conditions. This thesis also aimed to assess if treatment of hyperammonemic rats with EVs from MSCs reduces neuroinflammation and restores cognitive and motor function and to study the mechanisms involved. Methods: We isolated EVs from plasma of control or hyperammonemic rats and characterized the differences in protein cargo by proteomics and Western blot. We assessed whether injection of EVs to normal rats induces neuroinflammation in cerebellum and hippocampus. by immunohistochemistry and Western blot Effects on motor and cognitive function were assessed using the beam walking, object location memory, object recognition memory and Y Maze tests. Mechanistic effects were analyzed ex vivo in cerebellar and hippocampal slices. Treatment of EVs from MSCs was performed in vivo by i.v. injection and ex vivo in slices. Learning and memory were assessed using the following tests: object location, object recognition, Y maze and radial maze. Results: Hyperammonemia increases EVs amount and alters their protein cargo. TNFα and its receptor TNFR1 are increased in EVs in hyperammonemia. Injected EVs reached the hippocampus and the cerebellum. Injection of EVs from hyperammonemic, but not from control rats, induced motor incoordination and cognitive impairment, mediated by neuroinflammation, microglia and astrocytes activation. Ex vivo studies showed that this effect is mediated by the TNFa present in the vesicles. Hyperammonemia induced neuroinflammation in hippocampus and cerebellum and impaired learning, motor coordination and memory in the tests performed. Treatment with EVs reduced microglia and astrocytes activation and restored performance of hyperammonemic rats in all the behavioral tests. Ex vivo studies showed that these beneficial effects were dependent on TGFb contained in the EVs. Conclusions: Plasma EVs from hyperammonemic rats carry molecules necessary and sufficient to trigger neuroinflammation in cerebellum and hippocampus and the mechanisms leading to motor incoordination and cognitive impairment. EVs from MSCs reduce neuroinflammation in cerebellum and hippocampus and restore cognitive and motor function in hyperammonemic rats. EVs from MSCs may be useful to improve cognitive function in patients with MHE.