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Ciencia

Descubren una enzima que denuncia el mal de Alzheimer

Identifican una molécula que puede ayudar en el diagnóstico de la enfermedad años antes que ésta se manifieste

MIGUEL BOYAYAN Paciente de Alzheimer: el objetivo de este estudio no es el tratamiento, sino más bien evitar que la enfermedad se manifiesteMIGUEL BOYAYAN

Un equipo de la Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo (FM-USP) obtuvo una importante victoria en la lucha contra el gran desafío del mal de Alzheimer, que reside en comprender el mecanismo de la degeneración cerebral que caracteriza a esta enfermedad, para poder establecer un diagnóstico precoz y preciso. Wagner Farid Gattaz, Cássio Bottino y Orestes Forlenza, del Instituto de Psiquiatría, identificaron una enzima – la fosfolipasa A2 – y esperan que ésta pueda constituirse en un eficiente marcador biológico para la detección precoz de la enfermedad o incluso en la clave para su cura.

A partir de la medición de dicha enzima en la sangre, los investigadores pretenden actuar en la prevención del Alzheimer varios años antes de que la enfermedad se manifieste. Actualmente, aunque se basa en evidencias clínicas, el diagnóstico de Alzheimer es dado como “posible” o “probable”. La certeza solamente surge con la autopsia, cuando el cerebro revela su gran estado de degradación: tejido cerebral atrofiado, fibras nerviosas enmarañadas y neuronas invadidas por placas de la proteína beta-amiloide. Los investigadores creen que los primeros síntomas del mal de Alzheimer, que normalmente aparecen después de los 60 años de edad, constituyen el punto culminante de un proceso silencioso que se inicia unos 20 y 30 años antes, pero que puede dejar sus marcas en la sangre desde el inicio.

Gattaz examinó la sangre de ancianos sanos y la comparó con muestras de pacientes con Alzheimer y con transtorno cognitivo leve (TCL) – un disturbio caracterizado únicamente por la declinación de la memoria. Ambos grupos presentaron unadisminución en los niveles de fosfolipasa A2 (o PLA2), una enzima que actúa en el metabolismo de los fosfolípidos, componentes de la membrana celular. Además, cuanto más comprometidas se encuentran las funciones cerebrales, menores son las tasas de fosfolipasa.

Esquizofrenia y demencia
Las primeras hipótesis sobre la acción de la fosfolipasa en el cerebro datan de la década del 80, cuando Gattaz se encontraba en la Universidad de Heidelberg, Alemania, y estudiaba los mecanismos de la esquizofrenia. La fosfolipasa era por entonces poco conocida. Se descubrió que, además de ser producida como enzima digestiva por el páncreas, ésta se encuentra presente en todas las células, incluso en las neuronas: “La membrana de las neuronas es formada por una capa doble de fosfolípidos. En dicha capa, frontera de la célula con el medio externo, se encuentran ubicados los neurorreceptores -responsables por la transmisión de informaciones de una neurona a otra.

Alterando la composición de esa membrana por la acción de enzimas, se altera su arquitectura y, consecuentemente, la acción de los neurorreceptores”, explica Gattaz. Su hipótesis inicial consistió en concebir a la esquizofrenia como enfermedad del páncreas, y no del cerebro. Gattaz supuso que esta enfermedad pudiera tener un mecanismo similar al de otros cuadros neuropsiquiátricos, no originados primariamente en el cerebro, sino en el metabolismo periférico – como la fenilcetonuria, enfermedad del hígado ocasionada por la falta de una enzima que lleva a disturbios en la maduración del sistema nervioso central. Para la esquizofrenia, no se constató la falta de fosfolipasa, sino su exceso.

No tardó mucho para que Gattaz fijara nuevamente su atención sobre el mal de Alzheimer, debido a que éste tiene una característica opuesta a la esquizofrenia: es muy raro que un esquizofrénico desarrolle este tipo de demencia (deterioro cerebral). Pero cuando existen déficits graves de memoria y comprensión, los exámenes cerebrales post mortem no revelan deposiciones de la proteína beta-amiloide – las placas seniles, marcas típicas de Alzheimer.

Si bien en los esquizofrénicos se registraba un aumento de los niveles de fosfolipasa, se volvía conveniente verificar lo propio en los pacientes de Alzheimer. “Verificamos que la fosfolipasa A2 se encontraba reducida en el cerebro y esta disminución estaba relacionada con la intensidad de la lesión cerebral: cuanto más bajo fuera el nivel de la enzima, mayor sería la aparición de placas seniles.”

Se encontró un paralelo entre la disminución de la enzima en el cerebro y en la sangre: “Evaluamos la presencia de fosfolipasa A2 tanto en el tejido cerebral post mortem como en las plaquetas. La presencia de la fosfolipasa en la sangre permite hacer extrapolaciones para la actividad en el cerebro y a su vez facilita el acceso del investigador”. Quedaba así al descubierto un potencial marcador biológico del mal de Alzheimer.

Alelo sospechoso
Ése no es el único marcador investigado. En un grupo de pacientes que acompañó durante casi cinco años, Cássio Bottino testeó un potencial marcador genético, el alelo e4. Ubicado en el cromosoma 19, el e4 es una de las tres formas del gen que codifica la apolipoproteína E o ApoE (las otras son los alelos e2 y e3). La ApoE es una proteína del plasma relacionada con el transporte de colesterol hacia el hígado, el cerebro y otros tejidos. Sucede que, según diversas investigaciones, los portadores del alelo e4 tienen más posibilidades de desarrollar el mal de Alzheimer y tienden a presentar los síntomas más tempranamente que los portadores de alelos e2 y e3.

En la tipificación para el alelo e4 de 20 pacientes del grupo control (ancianos sanos), otros 41 enfermos de Alzheimer y 21 con TCL, Bottino confirmó los estudios que indican en los ancianos portadores del alelo e4 un riesgo 2,4 veces mayor para el desarrollo de Alzheimer. “En los pacientes con TCL, el riesgo se vio incrementado un poco. No logró una relevancia estadística, pero apunta una tendencia”, revela. Sin embargo, este marcador genético está lejos de permitir un buen diagnóstico. “El riesgo estadístico – dos veces y media – es muy pequeño si se lo compara con los marcadores de otras enfermedades, en las cuales se registra un aumento de 100 ó 1.000 veces”, asevera Gattaz.

El neurotransmisor afectado
En el caso de la fosfolipasa A2, los investigadores muestran entusiasmo con la perspectiva de que éste sea más que un marcador: una sustancia involucrada en el propio origen de la enfermedad. “Para el mal de Alzheimer”, dice Gattaz, “todo indica que esta enzima tiene un doble significado: contribuye tanto para la formación de las placas seniles como para la disminución de la actividad colinérgica -de liberación del neurotransmisor acetilcolina”.

La liberación de acetilcolina, un neurotransmisor fundamental para el funcionamiento del cerebro, disminuye en los enfermos de Alzheimer. Por eso los remedios más utilizados actúan aumentando esa liberación en el cerebro. Entre ellos, existen sustancias precursoras de acetilcolina y otras inhibidoras de la acetilcolinesterasa – una enzima que degrada dicho neurotransmisor. Son tratamientos sintomáticos, que mejoran la calidad de vida de alrededor de un 70% de los pacientes.

Pero sucede que la disminución de la enzima fosfolipasa A2 también influye negativamente sobre la formación de acetilcolina: “La fosfolipasa libera colina de la membrana celular para formar acetilcolina. Por lo tanto una disminución de la actividad de esa enzima resultaría en un agravamiento del déficit colinérgico ya existente en la enfermedad de Alzheimer. Este déficit es primariamente consecuencia de la muerte masiva de neuronas colinérgicas en regiones del cerebro relacionadas con la memoria”.

Otro mecanismo que sufriría la influencia de esa enzima es la propia formación de las placas seniles, según la hipótesis de Gattaz. El investigador explica que la proteína beta-amiloide, que forma las placas, es recortada por una proteína mayor denominada PPA – proteína precursora de amiloide – que permanece anclada en la membrana de la célula nerviosa. El metabolismo o digestión de la PPA es efectuado por la enzima alfa-secretasa, que normalmente la parte al medio. No obstante, la disminución de la fosfolipasa resulta en una reducción del metabolismo de los fosfolípidos.

Esto significa que se produce una elevación de la cantidad de fosfolípidos de la membrana. La alteración de la arquitectura de la membrana modifica también los puntos de clivaje (escisión) de la PPA. Ahora bien, la alfa-secretasa que la rompía no actúa más. Ésta es entonces rota por una beta-secretasa y luego por una gama-secretasa, que liberará a la molécula entera de beta-amiloide – libre por lo tanto para formar las placas.

Un objetivo mundial
“Seríade un optimismo exageradopensar que la fosfolipasa sería la única causa del Alzheimer”, pondera Gattaz. “No obstante, por tener una implicación directa con la producción de placas seniles y con la neurotransmisión colinérgica, quizás podamos considerarla como la enfermedad en sí – de la misma forma que la glucosa, por ejemplo, no es tan solo un marcador diagnóstico para la diabetes, sino la propia enfermedad. Entonces podríamos desarrollar estrategias terapéuticas alternativas, para evitar la formación de las placas. Al menos ése es nuestro deseo”.

Y es un deseo compartido con grupos de investigación de todo el mundo. De acuerdo con diferentes abordajes, la formación de las placas de beta-amiloide es uno de los objetivos preferenciales de trabajos en el combate al Alzheimer en su origen. Ya se ha desarrollado incluso una vacuna contra esta proteína. En 1999, el laboratorio americano Elan Pharmaceuticals creó una vacuna con pequeñas dosis sintetizadas de beta-amiloide. Los resultados preliminares fueron animadores: en ratones, se formaron anticuerpos contra la proteína. Poco después, investigadores de la Escuela de Medicina de Harvard se valieron del mismo principio para crear un inmunizante en forma de spray nasal, también testeado en ratones.

Otra línea de la investigación mundial con la beta-amiloide va en el sentido de evitar la agregación de la proteína. Un equipo de los departamentos de Bioquímica Médica y de Anatomía de la Universidad Federal de Río de Janeiro, coordinado por el bioquímico Sérgio Teixeira Ferreira, desarrolló un medicamento a base de nitrofenoles para impedir la agregación de beta-amiloide en culturas de células neuronales y en ratones. Dicho estudio fue publicado el 20 de marzo de 2001 en el Faseb Journal, publicación de la Federación de Sociedades Americanas de Biología Experimental de Estados Unidos.

Más allá de investigar el origen de la enfermedad, la investigación de Alzheimer en el mundo busca mejores métodos de diagnóstico y nuevas drogas. El Instituto de Psiquiatría de la FM-USP también invierte en ese campo. En el Laboratorio de Neurociencias, coordinado por Gattaz, el equipo de Orestes Forlenza realiza cultivos de neuronas y tests con cobayos que reciben sustancias para inhibir o estimular a la fosfolipasa.

Este laboratorio, inaugurado en 1999, es uno de los beneficiados por los recursos del Programa de Infraestructura de la FAPESP: bien equipado para análisis neuroquímicos, de biología molecular y de genética, les permite a los investigadores actuar en otros frentes, como exámenes de neuroimagen funcional, que pueden mostrar las regiones del cerebro en donde se registra un bajo metabolismo, y exámenes de resonancia magnética, en los cuales se puede observar la reducción de las estructuras cerebrales. Bottino notó, por ejemplo, que la comparación de las medidas volumétricas de la amígdala, el hipocampo y el giro parahipocampal permite distinguir a los portadores de la enfermedad de Alzheimer entre leve y moderada de los individuos sanos con una precisión del 88%.

TCL y Alzheimer
También son prometedores los resultados obtenidos con los portadores del trastorno cognitivo leve, un disturbio poco estudiado hasta ahora. “El TCL es diagnosticado generalmente en personas con más de 50 años que se quejan de problemas de memoria y presentan peores resultados en tests cognitivos, comparados con los de ancianos sanos, pero aún no manifiestan un comprometimiento de las actividades del día a día. Algunos mejoran con el transcurso del tiempo, pero entre un 5% y un 10% evolucionan hacia el Alzheimer”, revelaBottino.

Los pacientes con TCL mostraron niveles menores de fosfolipasa A2 con relación al grupo control, pero en ellos se registraron niveles mayores con relación al grupo con Alzheimer. Estos datos permitieron establecer un gráfico en el cual el TCL ocupa la porción mediana. No obstante, el grupo de TCL es muy heterogéneo: algunos registraban valores muy cercanos a la normalidad, mientras que otros rozaban los límites de la demencia. “Por eso queremos hacer ahora un estudio de seguimiento con una muestra mayor.

Como el 10% de los portadores de TCL evolucionan hacia la demencia, necesitamos una muestra con 100 ó 150 personas. De esa manera podremos investigar si los pacientes que se encuentran más abajo en el gráfico serán aquellos que evolucionarán hacia el Alzheimer. Sería un estudio más bien de confirmación del valor predictivo de la enzima, y es precisamente eso lo que está impulsándonos ahora”, informa Gattaz. Y resume: “Esta es la medicina del siglo XXI. Nuestro objetivo no es tratar a nadie, sino evitar que la gente se enferme”.

LOS PROYECTOS
Metabolismo de los Fosfolípidos en la Esquizofrenia y en la Enfermedadde Alzheimer
Modalidad
Proyecto temático
Coordinador
Wagner Farid Gattaz – Facultad de Medicina de la Usp
Inversión
R$ 1.590.193,43

Demencia del Tipo Alzheimer, Trastorno Cognitivo Leve y Envejecimiento Normal: Estudio Longitudinal de Aspectos Clínicos, Neuropsicológicos, Genéticos, Neuroquímicos y de Neuroimajen
Modalidad
Línea regular de auxilio a la investigación
Coordinador
Cássio Machado de Campos Bottino – FM/USP
Inversión
R$ 102.961,39 y US$ 86.119,09

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