Enfermedad de Alzehimer

Enfermedad neurodegenerativa que se manifiesta como deterioro cognitivo y trastornos conductuales. Se caracteriza en su forma tipica por una perdida inmediata de lamemoria y

de otras capacidades mentales, a medida que las celulas nerviosas mueren y diferentes zonasdel cerebro se atrofian.

Incurable y generalmente terminal.

Introduccion

• La enfermedad de alzeheimer es la causa mas comun de demencia en las personas mayores de 60 años de edad.

• Las mutaciones en los genes PS1,PS2 y APP causa forma autosomica dominante de Alzheimer familiar (Alzheimer de inicio temprano)

• El mas fuerte factor de riesgo genetico es el gen de la ApoE, siendo el alelo 4 un factor de Ɛriesgo, y 2 un factor de proteccion.Ɛ

• El mecanismo que involucra a ApoE dependeria de sus efectos sobre el metabolismo Amiloide ß.

• Varios receptores estan implicados: LDLR, LRP1, ApoER2 y VLDLR, como asi tambien la proteina Reelina.

• Figura 1

Papel fisiopatológico de ApoE en Alzheimer:

• ApoE: Glicoproteina de 299 aminoacidos, se expresa en higado y en SNC principalmente en astrocitos y microglia.

• En el SNC es la apoproteina que mas se produce.

• Sus funciones estan mediadas por receptor y endocitosis.

• Los polimorfismos de un solo nucleotido en clusterina han demostrado ser un factor de riesgo.

Genética y clínica de la relación entre ApoE y EA.

• El gen ApoE humano presenta varios polimorfismos de un solo nucleotido (SNPs).

• Los tres mas comunes conducen a tres isoformas:

• ApoE2: cys 112-cys158

• ApoE3: cys112-arg158

• ApoE4: arg112-arg158

• ApoE se colocaliza en placas amiloides siendo el alelo 4 un factor de riesgo (un Ɛalelo 4 aumenta el riesgo en 3 veces, y Ɛdos alelos en 12 veces).

Papel de ApoE en metabolismo del Aß

• Primero se dijo que ApoE induce un cambio conformacional patológico en el Aß, siendo esto demostrado en autopsias.

• 4 se asocia con aumento de las placas Ɛneuríticas.

• El efecto de la apoE4 es acelerar el inicio de la deposicion de Aß en el cerebro.

• Personas apoE4 (+) de mediana y avanzada edad son mas propensas a tener placas amiloides, mientras que personas apoE2 (+) rara vez desarrollan Aß.

• Las isoformas ApoE difieren en el defecto sobre el tiempo de inicio, cantidad, ubicación y conformacion de Aß.

• La formacion de complejos entre apoE lipidada y Aß sigue el siguiente orden: ApoE2>ApoE3>>ApoE4.

• La alteracion del estado de lipidacion en el cerebro esta relacionado con efectos de la ApoE sobre la fibrilizacion de Aß. Esta lipidacion esta a cargo de ABC A1.

• ApoE tambien altera el transporte y aclaramiento del Aß soluble en el cerebro.

• Las lipoproteinas con ApoE pueden secuestrar Aß y modular su captacion, ademas puede modular la eliminacion del mismo a traves de la BHE.

• ApoE facilita la internalizacion y la union de Aß soluble por las celulas.

Receptores de ApoE

• El efecto de la apoE esta mediado en parte por sus receptores.

• Los mecanismos por los cuales estos receptores pueden contribuir a la enfermedad incluyen:

• Control de la inflamacion• Metabolismo del colesterol• Neurogenesis• Generacion y trafico de Aß.• Otros: Dendritogenesis, funcion del receptor de

glutamato y plasticidad sinaptica.

Bases moleculares en la señalizacion

• Receptores ApoE contienen solo colas citoplamaticas cortas, pero tienen una secuencia corta conservada como el motivo NPxY. Estos receptores pueden funcionar como correceptores para proteinas de señalizacion, entre ellos para el receptor NMDA.

• ApoER2 y VLDLR no necesitan asociarse para provocar una señal, ambos se unen a la proteina de señalizacion Reelina.

• La señalizacion por Reelina es esencial para el desarrollo normal del cerebro y para regular la migracion y posicionamiento de cuerpos celulares en la corteza cerebral.

Regulacion de la fosforilacion de Tau

• Altos niveles de fosforilacion de Tau conducen a grados variables de disfuncion cerebral, comprometiendo la estabilidad de los microtubulos de la neurona. Ademas interrumpe el trafico del receptor de glutamato y su reciclado.

• Varios resultados suman a la implicancia de los receptores de apoE y su interaccion con Aß y Tau controlando los mecanismos moleculares de la patogenesis de esta enfermedad.

Neurotransmicion glutamaergica y plasticidad sinaptica

• Varias observaciones apuntan hacia un papel de Reelina y receptores de ApoE en la formacion de conexiones neuronales.

• Reelina modula la movilidad y residencia de las subunidades NR2B de los receptores NMDA.

• El aumento de plasticidad sinaptica esta mediado por Reelina que tiene un efecto sobre el trafico del receptor AMPA y a su vez en la actividad sinaptica de estos receptores.

• Oligomeros del Aß induce supresion sinaptica debido a disminucion en la actividad del receptor NMDA por desfosforilacion del receptor y endocitosis acelerada.

• Reelina activa la señalizacion por Src tirosina quinasa, por esto la activacion de Reelina puede prevenir la supresion sinaptica inducida por los oligomeros, siendo asi un factor de proteccion.

• Esta funcion es interferida por ApoE4.• Los niveles de reelina disminuyen en cerebros

de pacientes con alzheimer.

Receptores ApoE y proteccion

• ApoER2 y LRP1 estan implicados en la proteccion contra la perdida de neuronas y dendritas.

• Esta neuroproteccion se debe a la fosforilacion de la proteina vinculada al elemento de respuesta por AMP ciclico (CREB).

• Reelina promueve fuertemente esta fosforilacion requiriendo el receptor NMDA. Esto es impedido por la ApoE4.

Efectos de LRP1 sobre el metabolismo de Aß, ApoE y APP

• El aumento de la endocitosis de APP conduce a mayor produccion de Aß.

• Varios receptores ApoE interactuan con APP como por ejemplo LRP1 en sus motivos NPxY, esta interaccion acelera el procesamiento del Aß.

• ApoER2 aumenta o disminuye la produccion de Aß según las condiciones extracelulares.

• Aclaramiento de Aß desparejo es un acontecimiento patogenico.

• Hay 2 vias para el aclaramiento del Aß: mediada por receptor o mediada por endopeptidasas. En el primer caso esta mediada por LRP1, LDLR y VLDLR.

• El mejor caracterizado es el LRP1 el cual casi siempre esta presente en placas amiloides. Disminuir su expresion lleva al deterioro en aclaramiento de Aß.

• LRP1 se une al Aß directamente o a traves de la ApoE en su dominio carboxiterminal, siendo la ApoE3 la que se une con mayor afinidad. Esta union esta influenciada por la lipidacion de apoE.

• LDLR tambien esta implicado y el aumento de su expresion podria ser una estrategia terapeutica.

• Figura 4

Diferencias entre LRP1 y LDL

• Ambos juegan un papel en el metabolismo de ApoE. LRP1 se expresa mas en neuronas, y LDLR mas en celulas gliales.

• ApoE secretada por los astrocitos tienen mas afinidad por LDLR, y HDL de LCR se unen mas al LRP1.

• Estas diferencias estan influenciadas por la conformacion y lipidacion.

• LP1 sirve como sensor de colesterol mediando en el transporte de otros lipidos como los sulfatidos (marcadores del alzheimer).

Diagnostico Molecular: ARMS

• ARMS-PCR: Amplification Refractory mutation sistem.

• Es una tecnica util para la deteccion de mutaciones puntuales, deleciones, inserciones y polimorfismos entre otros.

• Permite la amplificacion de alelos especificos usando cebadores especiales que solo hibridan con el alelo deseado.

• Comprende dos reacciones de PCR y 3 cebadores, ambas contienen un cebador comun, y otros dos cebadores aleloespecificos: uno para el alelo normal y otro para el mutado.

• Cuadro (figura 10)

• Para incrementar la especificidad de los cebadores se introduce un cambio de base adicional en el 2° o 4° nucleotido del extremo 3´.

• figura11

• Ventajas:

• No es radiactivo y es bastante rapido, sencillo, exacto.

• Desventajas:

• Solo permite detectar mutaciones puntuales conocidas.

Protocolo

• Consideraciones importantes:

• Hay un control (+) interno, cada muestra debe procesarse por duplicado (se hace una Mix para dos cebadores ARMS cys y la otra para dos cebadores ARMS arg).

• Figura 13