viernes, 6 de mayo de 2016

Bases moleculares fisiopatológicas

INTRODUCCIÓN
La etiopatogenia de este trastorno permanece aún sin aclarar. Muchos son los mecanismos que han sido sugeridos como protagonistas de la patogénesis de la misma. Entre ellos están el aumento en la producción y acumulación de amiloide, la hiperfosforilación de microtúbulos de la proteína tau, fenómenos de apoptosis, de estrés oxidativo, mecanismos inflamatorios, alteraciones en la homeostasis del calcio, y algunos factores vasculares. La mayoría de las investigaciones se han centrado en  la hipótesis de la cascada del amiloide, y en los procesos de hiperfosforilación de la proteína tau.
Los dos tipos de lesiones cerebrales que definen histopatológicamente la enfermedad (EA) son las placas seniles y ovillos neurofibrilares. Junto a estas lesiones positivas  existen dos lesiones negativas , pérdida de neuronas y sus sinapsis.
Las placas seniles son depósitos extracelulares compuestos principalmente por el péptido beta-amiloide que es un produco derivado del catabolismo de la proteína precursora del amiloide(APP). Aunque se han descrito amplia variedad de placas se pueden simplificar en placas difusas y placas compactas.
Las placas difusas son depósitos inmunorreactivos de betamiloide que no alteran el neuropiloni inducen respuesta glial ( benignas). Por el contrario, las placas compactas se consideran toxicas y mas especificas de la EA  y se encuentran rodeadas de neuritas distroficas (placas neuriticas) ,astrocitos reactivos y microglias activadas. Todavia se desconoce si las placas difusas presentes en el envejecimiento normal evolucionan a placas compactas .
Los ovillos neurofibrilares son depósitos intraneuronales compuestos de la proteína asociada a microtubulos tau anormalmente plegada e hiperfosforilada. En la EA , tau se agrega formando filamentos helicoidales pareados en lamina beta.
Esta combinación de agregados intraneuronales y extracelulares hace compleja a la EA.
Numerosos estudios clinicopatológicos  demostraron que tanto la cantidad de ovillos neurofibrilares como perdida neuronal y la perdida sinapsis se correlacionan  con la gravedad de la demencia. Por el contrario , la carga amiloide no se correlaciona bien con los síntomas cognitivos.
Paradójicamente , la hipótesis mas aceptada actualmente concede al péptido betaamiloide el papel protagonista en la fisiopatología de la EA. Esta hipótesis se llama Hipotesis de la cascada amiloide y postula que betamiloide es el desencadenante de una secuencia de eventos adversos como disfunción sináptica, inflamación glial . hiperfosforilación y agregación de tau en ovillos neurofibrilares y finalmente, muerte neuronal.  Defiende que betamiloide es instigador de la patología tau. Los genes implicados en EA autosómica dominante (preselinina 1 y 2 y APP) están relacionados con la generación de betamiloide.










FISIOPATOLOGÍA DEL PÉPTIDO BETAMILOIDE



El péptido betamiloide es un producto resultante del catabolismo de la APP tras su clivaje secuencial por las enzimas beta y gamma secretasas. En condiciones normales se producen niveles muy bajos del péptido betamiloide con 40 -42 aminoácidos. A pesar de diferenciarse en 2 aminoácidos ,ambos péptidos tienen propiedades fisicoquímicas muy distintas. Betamiloide – 42 tiene una mayor tendencia a polimerizar formando oligomeros solubles que a su vez se agregan en protofibrillas que son la semilla para la formación de fibras insolubles similares a los de las placas seniles .En condiciones normales , existe un equilibrio entre su generación y su eliminación por parte de enzimas degradadoras como neprilisina , enzima degradadora de la insulina , etc . Ademas , parte del betamilode fluye al liquido cefalorraquídeo y de ahí que sea detectable en el liquido cefalorraquídeo y también en el plasma.
La APP es una proteína transmembrana a la que se ha atribuido un papel crítico durante el desarrollo embrionario del SNC y periférico actuando como molécula de adhesión intercelular en la formación de nuevas sinapsis y en la unión neuromuscular, en la regresión de los axones mal dirigidos y neuronas excedentes con el fin de refinar las conexiones de los circuitos neuronales. Sin embargo, su contribución al funcionamiento normal del sistema nervioso adulto no es bien conocida y menos aun en la neurodegeneración en la EA.
La presencia de betamiloide en fluido intersticial del cerebro aumenta cuando lo hace la actividad neuronal y disminuyen cuando esta es inhibida.
A concentraciones fisiológicas betamiloide es capaz de regular la actividad sináptica y también se ha visto que los monómeros de betamiloide tengan una función neuroprotectora de tal manera que el efecto neurotóxico de oligómeros y fibras presentes en la EA se debería al menos en parte a la perdida de esta función . También , se ha planteado que betamiloide seria un péptido antimicrobiano perteneciente al sistema inmunitario del cerebro.
La hipótesis de la cascada postula que la EA esporádica es un exceso de betamiloide resultante de un desequilibrio entre producción y su eliminación. Contribuirían factores de riesgo tanto genéticos como adquiridos causando un desequilibrio entre síntesis de betamiloide y su degradación.
Por otra parte , se ha planteado que una hiperactividad neuronal crónica podría ser el detonante de la enfermedad al inducir un exceso de producción de betamiloide.

  • OLIGOMEROS DE BETA AMILOIDE FRENTE A PLACAS AMILOIDES



La hipótesis de la cascada resalta el efecto tóxico de los oligómeros solubles de betamiloide sobre las sinapsis. Estos causarían deterioro cognitivo per se . La EA es una enfermedad fundamentalmente sináptica causada por oligomeros de betamiloide mientras que las placas de amiloide actuarían de sumidero de los oligomeros y podrían tener incluso un papel protector . Sin embargo, varias observaciones apoyan un efecto neurotóxico de las placas amiloides:
-      -   Existen cambios neurodegenerativos en la vecindad de las placas como perdida de las espinas dendríticas que podrían causar una disrupción de la trasmisión del impulso nervioso
-       Astrocitos reactivos y microglias activadas tienden a agruparse alrededor de las placas amiloides y liberan citosinas proinflamatorias con efectos deletéreos sobre neuritas
-       -las placas amiloides constituyen un foco de radicales libres derivados de oxigeno que causan estrés oxidativo en neuronas
-       Todos estos cambios son consecuencia de las placas 
  • MECANISMOS DE TOXICIDAD INDUCIDA POR BETAAMILOIDE


-Disfunción sináptica. La perdida de sinapsis es el mejor correlato neuropatológico del deterioro cognitivo de la EA. Esta perdida de sinapsis ocurre en áreas vulnerables de la corteza temporal y frontal asi como regiones del hipocampo. Los oligomeros de betamiloide son sinaptotóxicos y se produciría un debilitamiento de las sinapsis que morfológicamente se traduciría en perdida de las espinas dendríticas y funcionalmente , en perdida de la memoria. Las vías moleculares de esta disfunción sináptica incluirían efectos deletéreos de beatmiloide sobre receptores inotrópicos , metabotropicos y sobre receptores colinérgicos.
-Alteración de la homeostasis del calcio neuronal. En EA , las neuronas próximas a la placa amiloide presentan niveles de reposo de calcio elevados en su citosoly están hiperactivas. Se produce un circulo vicioso en la neurona en el que un aumento del calcio inducido por betaamiloide provocaría una hiperactividad neuronal y esta , a su vez , agravaría la sobrecarga de calcio.
Entre otros efectos adversos , esta sobrecarga de calcio citosólico determinaría una sobreactivación de calcineurina ,fosfatasa dependiente de calcio y calmodulina.Una vez activada ,calcineurina desfosforilaría el factor de transcripción NFAT que se traslocaría al núcleo y activaría genes diana responsable de la distrofia de las neuritas que rodean la placa y de la perdida de sus espinas dendríticas. El origen del calcio sería extracelular y penetra en las neuronas a través de canales de calcio voltaje dependientes e incluso se ha hipotetizado que oligomeros de betamiloide podrían formar canales de membrana que permitan entrada de calcio extracelular.
-Inflamacion y estrés oxidativo. La microglía y los astrocitos vigilan activamente el entorno y responde a determinadas señales que las neuronas liberan cuando el cerebro sufre daños como ocurre en la EA. Esta respuesta llamada activación consiste en un doble cambio morfológico y funcional: hipertrofia de sus soma y producción de citosinas proinflamatorias. 
En el EA , los astrocitos reactivos y la microglia activada se agrupan alrededor de las placas amiloides compactas lo que apunta de nuevo al papel del betamiloide como desencadenante de esta cascada inflamatoria. Sin embargo el numero de astrocitos y microglia activadas continúan incrementándose a pesar de que la carga amiloide es estable , lo que sugiere que en el algún momento la inflamación glial se tornaría independiente de las placas y ejercería sus efector neurotóxicos lejos de ellas también . La microglia activada podría tener la capacidad de fagocitar y degradar las fibras de betaamiloide y poner limite al deposito de amiloide. Sin embargo, esta fagocitosis no parece ser suficientemente eficaz .Recientemente se ha comprobado la contribución directa de la microglia a la muerte neuronal.










  


FISIOPATOLOGÍA DE LA PROTEÍNA TAU

La proteína tau ,componente principal de los ovillos neurofibrilares , es una proteína asociada a microtúbulos que se expresa en las neuronas del SNC. Se localiza en el axón donde su función estabilizadora permite transporte axonal de proteínas , vesículas ,,,sea fluido.
En la EA tau e encuentra hiperfosforilada y esto conduce a una perdida de afinidad por los microtúbulos y a su agregacion patológica en el compartimento somatodendrítico de la neurona dando lugar al ovillo neurofibrilar.
-Tau y muerte neuronal. La muerte neuronal en la EA es muy prominente aunque esta circunscrita a regiones vulnerables del sistema límbico , la neocorteza de asociación ,núcleo basal de Meynert. Por el contrario, las neuronas de la corteza motora , sensitiva y visual están intactas. Según la visión tradicional , la agregación e hiperfosforilacion de tau en ovillos neurofibrilares activaría a enzimas caspasas e iniciaría la cascada apoptótica causando la muerte de las neuronas portadoras de dichos ovillos. Pero gracias a estudios recientes en animales , se sugirió la existencia de mecanismos de muerte neuronal independientes de la agregación de tau en ovillos neurofibrilares.
También se ha confirmado que la hiperfosforilación y agregación de tau es temporalmente secundario a betaamiloide.















 HIPÓTESIS DE LA GSK3 BETA         
Una de las candidatas más firmes a ocupar este lugar clave de la cascada conectando las patologías amiloide y tau es la enzima glucógeno sintasa cinasa 3 (GSK3)   en particular en su isoforma GSK3 BETA.


De acuerdo con la hipótesis de la GSK3 BETA de la EA , la hiperactividad de esta enzima en las neuronas seria responsable del deterioro cognitivo, la hiperfosforilación de tau, un aumento de la producción de betaamiloide , la muerte neuronal y la inflamación glial. Curiosamente además , la calcineurina defosforila GSK3BETA en el residuo serina-9 y de este modo activarla. Y la calcineurina estaría hiperactiva en la EA como consecuencia de la sobrecarga de calcio inducida directa o indirectamente por betaamiloide. Estudios in vitro apuntan que una vez activada la calcineurina , GSK3BETA se translocaría del citosol al núcleo de la neurona donde podría defosforilar a NFAT y provocar su salida del núcleo al núcleo al citosol evitando así la transcripción de sus genes diana. 


BIBLIOGRAFÍA

-Alberca R., López Pousa. S. Enfermedad de Alzheimer y otras demencias. Ed Panamericana 4 edición 





No hay comentarios:

Publicar un comentario