Encontró un vínculo entre la disfunción mitocondrial y la enfermedad de Alzheimer

Los científicos del Centro de Investigación de Enfermedades Neurodegenerativas ASU-Banner y el Centro de Bioenergía Biodesign sugieren que la reparación de genes dañados asociados con la función mitocondrial ayudará a detener la aparición de la enfermedad de Alzheimer.

El 25 de noviembre de 1901, una mujer de 51 años ingresó en un hospital en Frankfurt, mostrando una extraña combinación de síntomas. Su comportamiento era impredecible. En la cara hay signos de paranoia, así como alucinaciones auditivas, desorientación en el espacio y graves problemas de memoria. En respuesta a una solicitud para escribir su nombre, ella muestra "Sra." Y luego se detiene en la página, incapaz de recordar todo lo demás. "Me perdí", le dirá a su médico. Con el tiempo, se cierra en sí misma, antes de morir el 9 de abril de 1906.

El trágico caso de Augusta Deter podría haberse perdido entre otros registros médicos si su médico, Alois Alzheimer, no hubiera realizado un examen exhaustivo de su estado de salud. Además, analizó el tejido cerebral del paciente después de la muerte y encontró placas amiloides obvias, así como signos de ovillos neurofibrilares. Augusta Deter se convirtió en la primera persona en ser diagnosticada con Alzheimer.

Hoy, la sociedad se enfrenta a una epidemia de la enfermedad de Alzheimer: solo en los Estados Unidos, alrededor de 5 millones de personas la padecen. Según las previsiones de los analistas del Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades, este número aumentará a 14 millones a mediados de siglo. De la lista de las 10 enfermedades más comunes que conducen a la muerte, el Alzheimer sigue siendo el único que no se puede prevenir, tratar o curar.

En su estudio, Paul Coleman, Diego Mastroeni y sus colegas de ASU-Banner y Biodesign examinaron el papel de las mitocondrias en la patología de la enfermedad de Alzheimer. Las mitocondrias funcionan como centros de energía para las células y son fundamentales para la salud y la enfermedad. El trabajo de los científicos se basa en un trabajo anterior en el que las mutaciones genéticas que afectan la función mitocondrial son la supuesta causa del inicio y la progresión de la enfermedad.

Las mitocondrias , organoides de membrana presentes en todos los organismos vivos, a menudo se denominan estaciones de energía celular. Utilizando un proceso conocido como fosforilación oxidativa (OXPHOS), producen la mayor parte de la energía química de una célula en forma de trifosfato de adenosinao ATP. Además de suministrar energía para la célula, las mitocondrias están involucradas en la diferenciación celular y la muerte celular, así como en su crecimiento y mantenimiento del ciclo celular.

La estructura de las mitocondrias

Las mitocondrias difieren de otros orgánulos de la célula en que tienen su propio ADN . Difiere del contenido en el núcleo celular. Esto es posible gracias a la evolución mitocondrial. Estos organoides se originaron a partir de bacterias de vida libre que "colonizaron" otras células hace aproximadamente 2 mil millones de años. Al incorporarse a las células que contienen el núcleo, estos endosimbiontes (organismos que viven dentro de otro organismo y le aportan beneficios) han perdido la mayor parte de su estructura natural, pero conservan su propio ADN.

Debido a que las mitocondrias juegan un papel importante, la disfunción mitocondrial se asocia con una amplia gama de enfermedades, que incluyen enfermedades cardiovasculares, autismo, esquizofrenia, trastorno bipolar, epilepsia, accidente cerebrovascular, diabetes y varias formas de demencia, como la enfermedad de Alzheimer.

Las enfermedades neurodegenerativas relacionadas con la edad, como la enfermedad de Alzheimer, se desarrollan durante mucho tiempo antes de que se manifiesten. Los primeros procesos fisiológicos y moleculares aún se desconocen. Los resultados del trabajo de los laboratorios Coleman y Mastroeni revelaron cambios tempranos en la codificación del núcleo (y no del ARNm mitocondrial).) que ocurren en personas después de 30 años. "Esto nos da la oportunidad de ver dónde sospechamos los primeros cambios celulares en la progresión de la enfermedad de Alzheimer", dice Mastroeni.

Este estudio examinó el tejido del hipocampo , la parte del cerebro que juega un papel crucial en la memoria humana. Es ella quien ante todo sufre gravemente con el inicio de la enfermedad. Mediante el análisis de microarrays, los investigadores estudiaron el tejido del hipocampo de 44 personas sanas de 29 a 99 años, 10 con discapacidad moderada y 18 con enfermedad de Alzheimer.

La reacción se evaluó a partir de dos conjuntos de genes: el primero está codificado en ADN mitocondrial y el otro en ADN nuclear. Estos dos conjuntos se unen a la base del complejo mitocondrial para la fosforilación oxidativa, produciendo energía en forma de ATP. Curiosamente, si bien los genes mitocondriales en sí mismos apenas se vieron afectados, los genes nucleares asociados con el mecanismo OXPHOS sufrieron modificaciones significativas, dependiendo de los tejidos estudiados. Los datos de microarrays mostraron una disminución significativa en la regulación de los genes OXPHOS codificados nuclearmente en los tejidos afectados por la enfermedad. La misma reacción ocurre en un cerebro que envejece normalmente.

Los resultados de un nuevo estudio muestran que ciertas clases de genes asociados con manifestaciones mitocondriales durante la fosforilación oxidativa son menos pronunciadas en pacientes con enfermedad de Alzheimer en comparación con personas sanas.

El estudio también analiza la expresión génica en pacientes cuyo cerebro presenta un nivel promedio de enfermedad conocida como deterioro cognitivo leve. Aquí se observa el efecto contrario con los genes correspondientes: la reacción es más pronunciada. Los autores sugieren que esta observación puede indicar algún tipo de mecanismo compensatorio en el cerebro que está tratando de prevenir la enfermedad en sus primeras etapas. Además, creen que la restauración de un conjunto específico de genes dañados asociados con la función mitocondrial y ubicados en el núcleo de las células de ADN es una posible opción para detener la enfermedad.

Los resultados son consistentes con los datos de trabajos anteriores, que establecieron que la acumulación de beta amiloide en las neuronas (un sello distintivo de la enfermedad de Alzheimer) está directamente involucrada en la disfunción mitocondrial. “Nuestro trabajo sobre las mitocondrias ofrece un marcador confiable que aparece al comienzo de la enfermedad. Se correlaciona más estrechamente con el grado de demencia que el diagnóstico actual de placas y enredos ”, dice Coleman.

Quedan por ver los mecanismos exactos que influyen en la disminución de la respuesta mitocondrial durante el envejecimiento o la enfermedad de Alzheimer. La investigación muestra que los tratamientos destinados a restaurar la función genética pueden abrir un nuevo camino para tratar la enfermedad.

Trabajo científico publicado en la revista Alzheimer's & Dementia
DOI: 10.1016 / j.jalz.2016.09.09.003

Source: https://habr.com/ru/post/es399017/