domingo, 30 de abril de 2017

Patología por priones: Implicaciones de los iones metálicos

(Reseña publicada en la WEB de la SEPEAP el 10 de Diciembre de 2009)

El estudio de las proteínas priónicas comienza con la demostración de su participación en varias enfermedades neurodegenerativas que afectan a diferentes especies animales (scrapie de la oveja, encefalopatia espongiforme del ganado vacuno o síndrome de Creutfeld-Jacob en humanos). A mediados del siglo XX se describe el Kuru como una enfermedad neurodegenerativa en relación con la ingesta de tejidos del SNC en relación con practicas rituales de canibalismo por indios Papua de Nueva Guinea. El empleo de materia quirúrgico contaminado con priones, córnea o gonadotropinas de origen humano ha dado lugar a mas de 250 casos descritos de enfermedad de Creutfeld-Jacob yatrógena.

El término PRION deriva de la terminología "proteinaceous infectious particle" propuesta por Stanley B. Prusiner en 1982. Los priones están compuestos principalmente o en su totalidad por una isoforma anormal de una proteína celular normal. Esta proteína priónica celular o PrPc está presente en distintos tejidos, como las fibras musculares, los linfocitos,  pero particularmente es abundante en el tejido nervioso. En los sujetos con encefalopatía espongiforme se observa la presencia de una isoforma anormal, llamada "scrapie prion protein" (PrPSc) o "BSE prion protein" (PrPBSE), según sea el caso. Esta proteína anormal proviene de la modificación de la proteína normal o PrPc. Las dos proteínas, la isoforma aberrante y la normal, difieren en su estructura espacial, pero también en su distinta resistencia al ataque por las enzimas del tipo proteasa; mientras la PrPc es digerida, la PrPsc/PrPBSE no se ve afectada por los jugos digestivos. De acuerdo con la hipótesis del prión, una infección comienza con la ingestión o la inoculación de la isoforma aberrante, PrP*, la cual promueve la conversión de la proteína normal, PrPc, en proteína anormal. PrPsc. La recién formada proteína anormal produce la conversión de más proteína normal, en la isoforma aberrante, disparando una reacción en cadena con acumulación de PrPsc.
Una vez inoculados, los priones migran desde el sitio de inoculación, por ejemplo el aparato digestivo, hasta el sistema nervioso central donde causan la sintomatología y la alteración histológica clásica de estas enfermedades. A nivel de las placas de Peyer del intestino, las células linfáticas que fagocitan al prión, viajan a otros órganos como el bazo o los ganglios linfáticos. En esos órganos, que están bien inervados, tiene lugar la primera replicación de la isoforma anormal PrPsc. Para que la infección desde tejidos periféricos tenga éxito, estos deben expresar el gen PrP. La PrPsc asciende retrógradamente por los axones que inervan a estos órganos linfáticos, alcanzado la médula espinal y finalmente al encéfalo. La posibilidad de transmisión horizontal a través de transfusiones es otra posibilidad que ha sido documentada en ovejas. 
El prión exhibe propiedades infecciosas no convencionales como es la resistencia a la radiación ultravioleta, formaldehido y altas presiones o temperaturas. Sin embargo, una proteína con idéntica secuencia  de aminoácidos puede encontrarse tanto en el cerebro de individuos enfermos como no enfermos. Se concluye que existen dos formas de estado de la proteína priónica, una estable (PrPc) y la responsable de la enfermedad estructuralmente alterada (PrPsc). La proteína PrPc tiene una estructura α-helicoidal y es susceptible a la proteolisis; la proteína PrPsc constituye agregados fibrilares con una estructura β-laminar, que la hace resistente a la proteolisis. La proteína priónica es expresada en muchos tipos celulares y es el resultado de la expresión un sólo exon; se observa como una proteína unida a la membrana de 231 aminoácidos; la porción C-terminal posee una secuencia de anclaje para el glucosilfosfatidil-inositol; por tanto, dependiendo del grado de glucosilación la proteína puede existir en la forma no glucosilada, monoglucosilada y diglucosilada. Sin embrago es la porción N-terminal la que, al menos a nivel teórico, parece tener relación con el paso de PrPc a PrPsc; con una secuencia de octopeptidos repetidos en la porción N-terminal.
Se podría considerar que las encefalopatías espongiformes y los trastornos neurológicos relacionados presentan manifestaciones fisiológicas superponibles en cierta medida a las observadas durante el envejecimiento; proceso en el que se ha demostrado el efecto de los metales divalentes. Este campo de investigación, que tuvo su inicio en la década de los 70' tras la observación de que los quelantes del Cu++ originaban cambios histopatológicos similares al scrapie.
Los iones metálicos han sido implicados por muchos autores en la patogénesis de las encefalopatias espongiformes por sus propiedades generadoras de radicales libres y su relación estructural con metaloenzimas como la superóxido dimutasa. De acuerdo con la hipótesis proteica de las enfermedades prionicas la conversión de PrPc a PrPsc debe realizarse sin el concurso de ninguna molécula accesoria; esta hipótesis se sustenta tras la observación de la conversión in vitro de PrPc a PrPsc. Pese a ser estructuralmente análogas a las obtenidas in vivo, las fibrillas de material amiloide producidas in vitro carecen de la propiedad de transmitir la enfermedad. Tres funciones de la homeostasis de los metales se han relacionado con la estabilidad de la proteina PrPc: protección frente al estrés oxidativo, transporte de Cu++ dentro de la célula y efecto buffer del Cu++.
Se ha podido observar que tanto el Cu++ el Zn++, estimulan la endocitosis en la célula de PrPc; de hecho la proteína PrPc se ha propuesto como una proteína transportadora de Cu++, y la presencia de un aumento de metales divalentes (fundamentalmente el Cu, aunque otros iones como Ca++, Zn++, Mn++, Fe++) se ha relacionado con el paso de PrPc a PrPsc. La unión del Cu++ a la proteína priónica con los cambios conformacionales subsiguientes parecen ser pH dependientes. En el momento actual la desestabilización parcial de la proteina PrPc es un mecanismo aceptado en la conversión hacia prion; sin embargo, por si sola no parece suficiente y no explica el fenómeno de amplificación que se produce con la presencia de PrPsc. Algunos estudios han observado que en presencia de ácido deoxicólico, el PrPsc con Cu++, puede propagar y formar mayores cantidades de PrPsc. A. Rana, D. Gnaneswari, S. Bansal, and B. Kundu. Prion metal interaction: is prion pathogenesis a cause or a consequence of metal imbalance? Chem.Biol.Interact. 181 (3):282-291, 2009; sostienen que las proteínas prionicas pueden servir de buffer frente a los disbalances de los iones metálicos. En un ambiente rico en Cu++, las proteínas prionicas evitan la desintegración de las neuronas; sin embargo si el nivel de Cu++, aumenta por encima de un umbral, se altera la estructura espacial de la proteína PrP haciéndose resistente a la digestión por proteasas y adoptando la estructura de laminas beta propia de la PrPsc. otros autores han observado que el PrPc esta implicado en el transporte de los priones desde puntos periféricos del organismo hasta el SNC; en realidad podría pensarse que en presencia de PrPsc, la proteína PrPc del huésped adopta cambios conformacionales que la transforman en PrPsc resistente a la proteolisis.
 Dr. José Uberos Fernández 

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