CHC Noticia de la semana: Científicos chilenos encuentran azúcar que retrasa el progreso de la Esclerosis Lateral Amiotrófica

Un grupo de científicos chilenos liderados por el Dr. Claudio Hetz de la Universidad de Chile y del Instituto Milenio de Neurociencias Biomédicas, encontró que la administración del azúcar trehalosa en ratones utilizados como modelo para la Esclerosis Lateral Amiotrófica retrasa el avance de esta enfermedad disminuyendo la muerte neuronal mediante la inducción de un mecanismo protector denominado autofagia.
Por Javiera Castro

Si uno menciona la enfermedad Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA), probablemente a la mayoría no le suene a nada conocido. Sin embargo, si uno dice "la enfermedad que sufre Stephen Hawkins", todos sabrán a qué nos estamos refiriendo...o por lo menos, se encontrará en un contexto que permite imaginarse al menos algunos de los síntomas.

¿De qué se trata la Esclerosis Lateral Amiotrófica?

La ELA es una enfermedad neurodegenerativa progresiva, es decir, que ataca al sistema nervioso matando a sus células y avanza en el tiempo hasta llevar a la muerte, generalmente por un paro respiratorio.

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Para poder comprender de qué se trata, necesitamos saber que existen ciertas neuronas especiales encargadas de producir y controlar los movimientos de los músculos. Estas células nerviosas reciben el nombre de motoneuronas. Existen dos tipos de motoneuronas según su ubicación: la primera motoneurona o superior y la segunda motoneurona o inferior. La motoneurona superior tiene su cuerpo neuronal en la corteza cerebral y su axón se prolonga hacia abajo, para hacer sinapsis en el tronco encefálico y la médula espinal con los cuerpos neuronales de las motoneuronas inferiores, cuyo axón abandona el Sistema Nervioso Central hacia su blanco final: los músculos. Así, la primera motoneurona que viene desde el cerebro nos permite controlar movimientos voluntarios o inhibir ciertos reflejos, mientras que la segunda motoneurona es la que mueve directamente los músculos.

La ELA produce la retracción del axón tanto de las motoneuronas superiores como de las inferiores, haciendo que ya no puedan hacer sinapsis con su blanco (otra motoneurona o el músculo respectivamente), produciendo atrofia muscular y debilidad, fasciculaciones (pequeñas contracciones musculares involuntarias) y espasticidad (contracción muscular constante). En una primera etapa, axones colaterales de otras motoneuronas reemplazan a aquellos que se retrajeron, compensando la pérdida de contacto con los músculos. Pero a medida que la enfermedad progresa, las motoneuronas comienzan a morir produciendo los síntomas visibles de la ELA.

Esta enfermedad puede ser hereditaria, en la mayoría de los casos autosómica dominante, es decir, se requiere que sólo uno de los padres porte el gen mutante para desarrollarla. Cuando se desarrolla en aquellas personas sin antecedentes familiares de la enfermedad, se le llama esporádica. La edad a la que aparece es muy variable, pero promedia los 40 años, siendo la ELA juvenil muy escasa. En modelos animales de ELA, ya en el embrión se presentan problemas de excitabilidad, transporte axonal y arquitectura neuronal, pero al igual que en humanos, la enfermedad se manifiesta en la adultez, sin conocerse las razones de ello. La expectativa de vida también es variable, promediando los 3-5 años desde que los síntomas se hacen visibles y variando desde pocos meses hasta décadas, como el caso del famoso físico Stephen Hawkins.

¿Por qué se produce?

Las razones por las cuales las motoneuronas degeneran produciendo esta enfermedad son hasta ahora poco conocidas. Estudios post mórtem muestran alta muerte neuronal y neuroinflamación por activación de células gliales (las otras células del sistema nervioso que participan en la mantención del medio neuronal y en varios procesos metabólicos fundamentales). En las motoneuronas que quedan, se observan cúmulos anormales de proteínas mal plegadas, dañadas o provenientes de un gen mutante. Se conoce que estos cúmulos afectan el funcionamiento normal de las neuronas, interfiriendo en funciones celulares como transporte intracelular, arquitectura de citoesqueleto y función mitocondrial, produciendo finalmente retracción axonal y muerte celular.

Adaptado de Xie y Klionsky, Nature Cell Biology, 2007

Normalmente, existen métodos mediante los cuales las células se deshacen de estructuras defectuosas o dañadas como estas proteínas anormales, las cuales se producen todo el tiempo. Uno de estos mecanismos es la autofagia (literalmente comerse a sí mismo), la que consiste en encerrar dentro de una vesícula de membrana aquellas estructuras anormales, que pueden ser desde proteínas hasta organelos completos. Estas vesículas, llamadas autofagosomas, viajan y se fusionan con los lisosomas, otras vesículas más grandes llenas de enzimas, donde todas estas estructuras se reducen a sus componentes más esenciales, eliminándolas así del interior de la célula.

El estudio

En modelos animales de ELA se ha observado que las neuronas que poseen estos cúmulos de proteínas anormales no pueden degradarlos eficientemente mediante autofagia, produciendo su acumulación y todos los efectos nocivos que producen en las células. En modelos de otras enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, Parkinson y Huntington, que poseen también esta característica de acumular proteínas anormales, se ha logrado inducir experimentalmente un aumento en la autofagia con buenos resultados.

La trehalosa es un azúcar natural que participa en la autofagia por mecanismos desconocidos hasta ahora, induciendo la degradación de estos cúmulos de proteínas en cultivos celulares. Además, el tratamiento con trehalosa tiene un efecto neuroprotector en modelos animales de Alzheimer, Parkinson y Huntington, reduciendo la acumulación de porteínas anormales, mejorando la sobrevida de las neuronas y también del desempeño motor.

http://ecb-icbm.med.uchile.cl/

El Doctor Claudio Hetz y su grupo de investigadores de la Universidad de Chile y del Instituto Milenio de Neurociencias Biomédicas, probaron el efecto de este azúcar en un modelo de Esclerosis Lateral Amiotrófica. Comenzando en la etapa asintomática y durante toda la progesión de la enfermedad, se les administró trehalosa intraperitoneal y disuelta en el agua para beber a ratones que poseen el gen de una de las proteínas que se acumula anormalmente. Los resultados mostraron que a pesar que el comienzo de la enfermedad no se retrasó, sí lo hizo su progresión, obteniendo también un aumento del tiempo de vida.

¿Cómo se logra este retraso? Mediante el estudio de las células de estos animales, se determinó que la cantidad de proteínas anormales que forman agregados era menor que en animales no tratados, que la activación de las células gliales también estaba reducida y que la supervivencia de las motoneuronas había sido mayor. En estudios en cultivos celulares, se determinó que la trehalosa aumenta la autofagia en las neuronas mediante el aumento en la expresión de varios genes ligados a este mecanismo de protección de las células. 

Dado que la trehalosa no presenta contraindicaciones en humanos, e incluso se encuentra aprobada por la FDA de los Estados Unidos como preservante en la industria de alimentos, su futuro es prometedor. En palabras del Dr. Hetz, “el proceso es muy largo, toma años y años en aplicar a humanos, pero han salido otros estudios con otras drogas que promueven el mismo proceso de autofagia y también generan retardo de la enfermedad”.

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Noticia original de donde se tomó la cita
Página de la agrupación ELA Chile
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