Priones y Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob

Por:
Gloriela Herrera.

Priones y Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob

Desde el controversial descubrimiento de Stanley Prusiner en los 70, los priones han sido ampliamente estudiados, pero los avances en el campo han sido muy pocos. Esto se da por una variedad de razones, entre ellas que las enfermedades por estos agentes infecciosos son raras y están localizadas en lugares específicos como Inglaterra, Francia, Japón y Estados Unidos. Pero la más importante es que por su estructura biológica, los priones son moléculas muy difíciles de estudiar.

La teoría que postula que los priones son proteínas ha sido la más ampliamente aceptada. Son glicoproteínas conformados en su mayoría por hélices alfa y normalmente se encuentra en concentraciones bajas en el músculo esquelético, riñón, corazón, órganos linfáticos secundarios, y sistema nervioso central. En los linfocitos y en las células dendríticas se encuentran en mayores concentraciones.

No se ha podido esclarecer todavía cuál es la función de la proteína de prión normal (PRPc). Se cree que está relacionada con funciones como la inmunorregulación, transducción de señales, unión de cobre, transmisión sináptica, y protección ante estímulos de apoptosis. Ésta última es muy interesante ya que en un experimento con anticuerpos para la PRPc, éstas se dimerizaron y llevaron a que la célula terminara en apoptosis.

Las enfermedades de priones ocurren cuando hay un cambio conformacional en la estructura terciaria de la PRPc la PRPsc, o a la molécula aberrante y dañina de la PRPc. Ésta última tiene una conformación más rígida, de láminas beta, es prácticamente insoluble y es parcialmente resistente a proteasas.

La enfermedad de Creutzfeldt- Jakob (ECJ) es una de las enfermedades por priones que afectan al ser humano. Es una enfermedad que ocurre en uno de un millón de personas, por lo general adultos mayores, con mayor prevalencia en el género masculino y caucásicos. La enfermedad dura de 4 a 12 meses y se manifiesta tempranamente con cambios en el comportamiento como agitación, depresión y confusión. Seguido cursa con signos como demencia, anormalidades visuales, descoordinación muscular, del habla o para caminar, reflejos anormales (por lo general hiperreflexia), espasticidad, temblores, rigidez y mioclono.

La ECJ es una enfermedad que se produce por mutaciones genéticas o mutaciones en las PRPc al momento de transcripción o traducción de la misma. También se han reportado casos de ECJ pacientes que han pasado por transfusiones, trasplantes de duramadre, y hormonas de crecimiento humano.

El diagnóstico de esta enfermedad se da principalmente por la clínica, pero se pueden utilizar otras técnicas como la inmunohistoquímica para poder cerciorarse del diagnóstico. Una de estas técnicas detecta la proteína 14-3-3. Ésta proteína es parte de un grupo de proteínas que se encargan de señales reguladoras, y se muestra en concentraciones altas en pacientes con la ECJ. Además se puede buscar la presencia de PRPsc por técnicas de inmunohistoquímica, Western Blot, o Histoblot (otra forma de inmunoensayo, con mayor sensibilidad porque primero se eliminan las PRPc).

Como método diagnóstico final, se hace una autopsia donde se va a apreciar cerebros que no están inflamados con lesiones espongiformes que indican gliosis y pérdida neuronal. En 5% de los pacientes también se pueden apreciar placas amiloides.

Ésta enfermedad es muy diferente a la variante de Creutzfeldt-Jakob (ECJv), que se encontró en 1996 en el Reino Unido. Principalmente porque afecta a una población más diversa y más joven, pero también porque la enfermedad dura aproximadamente 14 meses y los signos, diagnóstico y resultados histo-anatómicos son muy diferentes.

La ECJv se manifiesta con cambios de comportamiento tempranos, y luego, demencia y mioclono. No se puede diagnosticar con la proteína 14-3-3 ya que ésta es poco confiable en esta patología, y el diagnóstico se hace por medio de signos clínicos y de inmunohistoquímica de las PRPsc, aunque se está buscando formas diagnósticas como una biopsia de amígdala.

En la autopsia, se va a poder encontrar cambios spongiformes en los ganglios y en el tálamo, con lesiones esparcidas en el resto de la corteza. A nivel histológico, son característicos placas amiloides con bordes claros rodeados por lesiones espongiformes, a los cuales les han denominado “lesiones floriadas”.

Ésta enfermedad se transmite de las vacas con Enfermedad Bovina Espongiforme (EBE) a los humanos por medio de los alimentos, y hace poco se ha podido dilucidar modelos para poder explicar la transmisión de ésta enfermedad. El modelo más aceptado se basa en la premisa de que el alimento contaminado entra por la cavidad oral hacia el estómago. En el estómago no es inactivado por el ácido, ya que las PRPsc tienen una alta resistencia al ácido, y poca a los pH básicos. Las proteasas del estómago pueden truncar su terminal N, pero las PRPsc siguen siendo infecciosas.

Al llegar al intestino, son captadas por los GALT, células linfáticas circundantes y neuronas entéricas. En el GALT ocurre un proceso importante, los priones provocan la activación de los linfocitos B, que a su vez activan las células dendríticas. Las células dendríticas atrapan a los priones y los acumulan dentro de sí. Los priones se transportaran por medio de las neuronas y el sistema linfático hasta la médula ósea, donde se acumularán en el ganglio de la raíz dorsal de las neuronas aferentes y de ahí se transportan por el sistema nervioso central. Por medio del mismo sistema linfático y nervioso, los priones también se pueden transportar a tejidos como el riñón, hígado, y músculo esquelético (entre otros).

En fin, es importante reconocer que las PRPc son proteínas normales de los tejidos humanos, y que el cambio entre PRPc y PRPsc es puntualmente conformacional. Además, se debe hacer la diferenciación entre la ECJ y la ECJv, donde el rasgo más macro e importante es el hecho de que la ECJ es de origen genético, mientras que la ECJv se dio por una infección trans-especie con vacas con EBE.

BIBLIOGRAFÍA

•    Prinz M, Huber G., MacPherson A, Heppner F., Glatzel M. Oral Prion Infection Requires Numbers of Peyers Patches but Not of Enteric Lymphocites. 2003. Am J Pathol 162:1103-1111

•     Will R. G., Ironside J. W. Oral infection by the bovine spongiform encephalopathy prion. 1999. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96: 4738-4739.

•   Appel T, Lucassen R, Groschup M, Joncic M, Beekes M, Riesner D. Acid inactivation of prions: efficient at elevated temperature or high acid concentration. 2006. J Gen Virol 87: 1385-1394.

•     Belay E. Transmisible Encephalopathies in Humans. 1999. Microbiol. 53:283-314

•   Aguzzi A, Sigurdson C, Hiekenwaelder M. Molecular Mechanisms of Prion Pathogenesis. 2007. Ann Rev Pathol Mech Dis. 3:11-40 

Por:

Gloriela Herrera P.

Marzo 23 de 2013

Ciudad de Panamá

Fisiopatología de la Hiperglicemia

Un vistazo desde la Bioquímica y la Fisiología de la Hiperglicemia.

Tenemos 3 vías metabólicas por las cuales la Hiperglicemia, con el paso de los años, produce muchas complicaciones, entre ellas, microvasculares crónicas de la Diabetes Mellitus, y son:

Mencionare las 3 vías y luego las desarrollare un poco más.

A. El aumento de la ACTIVIDAD de la Aldosa Reductasa.
B. Aumento del DIACILGLICEROL y de la actividad de la B2 PROTEIN KINASA C
C. Aceleración de la GLICOSILACIÓN no enzimatica de proteínas

Aumento de la Actividad de la Aldosa Reductasa:
Es una enzima que cataliza la reducción de hexosas, como la glucosa = sorbitol. Esta presente en el epitelio corneal, cristalino y pericitos retinales del OJO; En los podocitos, celulas mesangiales y epitelio tubular del RIÑON; En los axones y celulas de Schwann en los NERVIOS PERIFÉRICOS.

¿Pero? ¿Qué pasa?... Cada vez que ocurre hiperglicemia, esta enzima transforma la glucosa en sorbitol y este es metabolizado a fructosa a traves de la sorbitol-deshidrogenasa. En el proceso de metabolizacion ocurren 4 aspectos, los cuales son:
1. Producción de SORBITOL
2. Producción de FRUCTOSA
3. Disminución del NADPH (Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato - forma reducida)
4. Aumento del NADH

Transformación de Glucosa a Sorbitol donde está la Aldosa Reductasa y actua el NADPH en su forma reducida y pasa a la forma oxidada. Consecuente esta la sorbitol deshidrogenasa metabolizando sorbitol a fructosa.

El sorbitol aumenta la presión osmótica intracelulaar y daña los tejidos por edema celular, tambien, en las fibras nerviosas, al estar aumentado bloquea el contratransportador NA+/Mioinositol, que hace disminuir el mioinositol y los fosfoinositosidos intracelulares, y que pasa?, causa una depleción de DIACILGLICEROL. La disminución de DAG en el nervio frena la actividad de la ATPasa Na+/K+ y esto causa mayor edema axonal.

En la NEUROPATÍA, exclusivamente ocurre disminución del DAG, no ocurre igual en la RETINOPATÍA ni la NEFROPATÍA diabética, donde el DAG aumenta. El aumento de la FRUCTOSA causa fructosilación de proteinas, algo parecido a la glicosilación. El consumo de NADPH favorece el estres oxidativo, ¿Como?, bueno, al disminuir el glutation reducido/oxidado. El mismo estres oxidativo acelera la glicosilación. 

Cuando aumenta la ciclooxigenasa, es decir su actividad, favorece la producción de prostaglandinas o PGE2, que se suma al efecto de la activación de la B2 protein kinasa C. La disminución de NADPH aumenta la actividad de las pestosas, que. A su vez promueve la activación de B2 protein kinasa C. Finalmente al aumentar el NADH se favorece la síntesis de DAG, consecuentemente con la retiro patria y neuropatia, pero como mencione no en la NEUROPATIA. Otro factor que colabora a la activación de la B2 protein kinasa C es el aumento de DAG.

La aldosa reductasa no sólo produce daño celular sólita.. Si no que aumenta el daño producido por los otros dos mecanismos, la B2 PKC y la glicosilacion proteica.

El aumento de DAG y la actividad B2 PKC:

Este aumento y actividad ocurre en la retinopatia y nefropatia, pero en el caso de la neuropatía es diferente, ya que se encuentra disminuida. La PKC es capaz de fosforilar las proteinas responsables de la transducción de señales intracelulares. La B2, siendo ella una isoforma de PKC aumenta la actividad en celulas de retina y riñon, cuando son expuestas a la hiperglicemia. La activación de la B2 PKC produce sintesis de novo de DAG. Ademas de activar el DAG, activa la fosfolipasa A2, la cual aumenta la producción de PGE2 y de tromboxanos A2, los cuales modifican la permeabilidad endotelial y la respuesta de AII en el musculo liso vascular.

LA GLICOLISACIÓN NO ENZIMÁTICA DE PROTEÍNAS:

La glucosa se combina con residuos de proteínas, con residuos aminos, formando una base, la base de schiff, que se reordena y forma el producto amadori. El amadori demora días en producirse. Pero... y el amadori que tiene que ver?, bueno la Hb glicosilada es un producto amadori de glucosa y hemoglobina. 

El cursos de meses y años amadori se reordena para formar compuestos de ketoaldehido que son mas estable y de por si irreversibles. Se forman entonces los AGE, o productos de glicosilación avanzada, que son proteinas que sufren cambios por este proceso, como la formación de puentes anormales entre péptidos, alteración de la estructura secundaria y terciaria y alteraciones propias funcionales. Y entre las funcionales se destaca el cambio en el permeabilidad de las membranas basales, con lo cual participa en la genesis de la retinopatia y nefropatica diabética. La glicosilación del colágeno hace que capsulas, aponeurosis y ligamentos pierdan elasticidad. 

Recordando que en la hiperglicemia, la glucosa sufre un proceso de autooxidación intracelular en presencia de un metal en transición, generando radicales libres y ketoaldehido. Este ketoaldehido actua como propagador en la transformación de amadori en AGE, entonces la autooxidación acelera la glicosilación no enzimatica de proteínas. 

Bien.... y que quise decir... La glucosa se combina con proteinas cuando hay hiperglicemia, donde pueden producir cambios irreversibles en la estructura y función. Remarcar a la autooxidación que no solo genera radicales libres, si no que acelera la glicosilación, con el producto final ketoaldehido por la transformación de glucosa.

La Nefropatía Diabética...

El crónico factor de hiperglicemia es responsable de esta complicación. Causa cerca del 45% de todas las IR terminales en el mundo occidental. La hiperglicemia, los primeros años, produce muchos cambios, como vasodilatación de arteriolas aferentes y eferentes por "culpa" de la Aldosa reductasa y la B2 PKC activadas, ademas de aumentar el flujo plasmático renal. La activación de B2 PKC hace aumentar la vasodilatación en la arteriola aferente, aumentando la presión de filtración y la filtración glomerular. 

En el transcurso de la enfermedad, la hiperglicemia pasa a modificar molecularmente las estructuras, hay engrosamiento de la pared  arteriolar aferente y eferente producto de la glicosilación, donde se normaliza momentaneamente el flujo plasmático renal, la membrana basal glomerular se engruesa y aumenta su permeabilidad, apareciendo microalbuminuria, que es de 30 a 300 mg/24 hrs y luego pasa a macroalbuminuria >300 mg/24 hrs. Las células mesangiales se multiplican por el B2 PKC y aumenta la cantidad de matriz mesangial. Finalmente, la suma de matriz mesangial aumentada, más el engrosamiento de la membrana basal glomerular, van estrangulando a las asas capilares, reduciendo progresivamente el lumen de éstos.  En esta situación sobreviene una progresiva disminución del flujo plasmático renal y de la filtración

glomerular, que llevan al paciente a la insuficiencia renal terminal.

La Neuropatía Diabética...

En la neuropatía juega un papel importante la activación de la aldosa reductasa y la glicosilación de proteínas. Se produce una depleción de mioinositol, que disminuye el diacilglicerol. Se produce una menor actividad de la ATPasa Sodio-Potasio y edema axonal. Ya con lo anterior se puede apreciar una disminución de la velocidad de conducción nerviosa. El edema puede producir compresión de nervios que pasan por canales óseos inextensibles, y ocurren mononeuropatías cuando se comprimen los pares craneales. La glicosilación de la mielina, que hace apetecible a los macrofágos, produce desmielinización segmentaria. Se suma la glicosilación de tubulina, y ocurre mayor daño del transporte axonal. 

Las fibras mielinizadas gruesas (motoras, sensibilidad táctil y vibratoria) son más resistentes a la hiperglicemia y más susceptibles al daño por la isquemia.  Por otro lado, las fibras mielinizadas delgadas, y las fibras no mielinizadas (sensaciones de dolor y calor), son más sensibles al daño por hiperglicemia y más resistentes a la isquemia.  Es por esta razón que los diabéticos pueden perder la sensibilidad al dolor y al calor en los pies, años antes de tener pérdida de sensibilidad vibratoria o táctil.

Un poco del daño hiperglicémico...

BIBLIOGRAFIA

1. Arteaga A. Maiz A., Olmos P. y Velasco N. Manual de Diabetes y Enfermedades Metabólicas. Depto. Nutrición, Diabetes y Metabolismo. Escuela de Medicina. P. Universidad Católica de Chile. 1997

2. Besser GM, Bodansky HJ, Cudworth AG. Diabetes. An Illustrated Text. Página 25.5. 1988  by J.B. Lippincott Company. Philadelphia, U.S.A.

3. The pathogenesis of diabetic retinopathy and cataracts. En: Pickup J et. al, editors. Textbook of Diabetes. Volume 2. 1991 by Blackwell Scientific Publications. Oxford, U.K. Página 560-570.

4. Larkins RJ, Dunlop ME. The link between hyperglycaemia and diabetic nephropathy. Diabetologia 1992; 35:499-504

5. Wolff SP, Dean RT. Glucose autooxidation and protein modification. Biochem. J. 1987; 245:243-250

6. Wolff SP. Transition metals and oxidative stress in the complications of diabetes. In: F.A. Gries and K. Wessel, editors. The role of anti-oxidants in diabetes mellitus. 1993 by Universimed Verlag, Farnkfurt am Main, Germany. Página 82.

7. Porte Jr D, Schwartz MW. Diabetes complications: Why is glucose potentially toxic?.  Science 1996; 272:699-700

Por:

Wilmer Eduardo González Blanco.

Marzo 6 del 2013.

Ciudad de Panamá