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La Patología de la Enfermedad de Alzheimer

Artículo original: The Pathology of Alzheimer’s Disease, Khayla Black

Traducido por Diana Rejón

Editado por Aileen Mostajo Ley, Rabea Dauwe, Viktoria Belloth, Juan Rottenwöhrer y Marius Eubel

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Ya sea olvidando 20 años de tu vida o teniendo la misma conversación cada cinco minutos solo para olvidarla nuevamente, el deterioro de la memoria puede tener un gran impacto en la vida cotidiana. Puede ser uno de los aspectos más confusos de la neurodegeneración y es un síntoma clave de la demencia.

La enfermedad de Alzheimer, también conocida como EA, es la forma más común de demencia, caracterizada por dificultades cognitivas y la pérdida de memoria. Actualmente, no existe un diagnóstico clínico oficial para la EA, excepto la autopsia. Sin embargo, hay dos rasgos característicos del tejido cerebral de los pacientes de Alzheimer: las placas beta amiloide (Aβ) y los ovillos neurofibrilares, y ambos han aportado un conocimiento sustancial sobre las patologías neurodegenerativas.

Los ovillos neurofibrilares surgen de un defecto en las proteínas llamadas proteínas tau

Aβ es una proteína que resulta de la proteólisis de la proteína precursora del amiloide (PPA). Esto significa que la PPA es cortada en fragmentos más pequeños, uno de los cuales es el fragmento Aβ. La PPA es cortada en pedazos por las enzimas llamadas secretasas, cuya función principal es dividir estas proteínas. Existen varias secretasas, pero una de ellas es significativa para la patología del Alzheimer: la secretasa gamma. La secretasa gamma produce una forma especial de Aβ: Aβ-42 es la forma más tóxica de la proteína. Una vez que se rompen, estos fragmentos de proteínas comienzan a agruparse en el espacio fuera de las células. La clave de la toxicidad de estas proteínas es que son característicamente “pegajosas”, por lo que comienzan a formar agregados. Estos agregados continúan desarrollándose y pronto estas placas de beta amiloide están por todas partes, perjudicando en gran medida la función neuronal.

Ilustrado por McCall Sarrett

Este impacto de Aβ en la función neurológica ha llevado a la hipótesis del amiloide, una teoría bien reconocida que plantea una explicación para la neurodegeneración del Alzheimer.

Ahora la segunda característica clave: los ovillos neurofibrilares. Los ovillos neurofibrilares surgen de un defecto en las proteínas llamadas proteínas tau. Las proteínas tau sirven de puente entre las estructuras llamadas microtúbulos dentro de la célula. Los microtúbulos son moléculas de soporte que dan forma y estructura a las células, específicamente a los axones. Las proteínas tau ayudan a estos microtúbulos a proporcionar estructura a los axones. Sin embargo, en el caso de la enfermedad de Alzheimer, las proteínas tau se separan y se acumulan en el cuerpo celular, también conocido como soma. Esto provoca la degeneración de los axones, lo que dificulta aún más la comunicación entre las neuronas. Esta dificultad en la comunicación neuronal es similar a los efectos de las placas de beta amiloide; sin embargo, es importante tener en cuenta que estos ovillos difieren enormemente de las placas mencionadas anteriormente, porque influyen en la comunicación desde el interior de la célula en lugar del exterior.

Los científicos aún no están seguros del mecanismo exacto que es responsable de la patología del Alzheimer.

Aunque ambos son extremadamente influyentes, Aβ y tau no son los únicos factores relevantes cuando se trata de la patología del Alzheimer. Los estudios han sugerido que el gen de la apolipoproteína E (APOE) puede ser tan influyente como el Aβ. Existen tres variantes principales que codifican las proteínas: ApoE2, ApoE3 y ApoE4. Se ha demostrado que la ApoE4 se correlaciona con una disminución de la poda sináptica, mientras que la ApoE2 resulta en un incremento. Ambas formas influyen en los astrocitos (importantes células gliales dentro del sistema nervioso) y están correlacionadas con su tasa de fagocitosis, el proceso por el cual los astrocitos engullen material celular. Cada variante de ApoE influye directamente en esta tasa de fagocitosis, ApoE2 resulta en un aumento, y ApoE4, en una disminución. Esto sugiere que los astrocitos pueden ser menos capaces de “limpiar” los restos que flotan en la célula cuando se correlacionan con ApoE4. Por lo tanto, cuando estas placas se acumulan, el genotipo ApoE4 puede prevenir la eliminación de estos agregados, contribuyendo a la degeneración.

La beta amiloide, la tau y varios genes, trabajan juntos para causar un mayor problema de comunicación entre las células, que es esencialmente la enfermedad que conocemos como Alzheimer. Tal neurodegeneración es más común en las áreas del cerebro asociadas con el aprendizaje y la memoria, pero eventualmente se propaga en todo el cerebro. Con esta falta de comunicación viene una pérdida de sinapsis y, eventualmente, una disminución de la materia cerebral. Por consiguiente, es normal observar la disminución del tejido cerebral en una prueba de MRI a medida que avanza la enfermedad, lo que revela que el Alzheimer literalmente encoge el cerebro. Nuestros modelos actuales de aprendizaje y memoria indican que la sinapsis juega un papel clave en estos procesos, proporcionando una posible explicación de cómo esta patología se correlaciona con los síntomas principales de la EA, como la pérdida de memoria.

Los científicos aún no están seguros del mecanismo exacto que es responsable de la patología del Alzheimer. Se han investigado muchos métodos innovadores para intentar conocer mejor este punto patológico, siendo uno de ellos los biomarcadores del líquido cefalorraquídeo (LCR). Los niveles de Aβ y tau se pueden medir en el LCR mediante un procedimiento denominado punción lumbar, que colecta líquido cefalorraquídeo. El aumento de los niveles de tau y la reducción de los niveles de Aβ se observan en pacientes con la enfermedad de Alzheimer. Esto es el resultado de las acumulaciones de Aβ en el cerebro, lo que resulta en una disminución de la concentración en el LCR. Estos datos sugieren que, en el futuro, los médicos y científicos podrían ser capaces de predecir el estado cognitivo de un paciente mediante el examen de los niveles de proteínas en el LCR.

Actualmente, no existe una cura definitiva para la enfermedad de Alzheimer. Sin embargo, el creciente conocimiento de las proteínas patológicas implicadas, los genes asociados y la investigación científica en curso, brindan esperanzas para un tratamiento eficaz en el futuro.

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Escrito por Khayla Black
Ilustrado por McCall Sarrett
Traducido por Diana Rejón
Editado en español por Aileen Mostajo Ley, Rabea Dauwe, Viktoria Belloth, Juan Rottenwöhrer y Marius Eubel

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Referencias

Lacor, P. N., Buniel, M. C., Furlow, P. W., Clemente, A. S., Velasco, P. T., Wood, M., . . . Klein, W. L. (2007, January 24). Aβ Oligomer-Induced Aberrations in Synapse Composition, Shape, and Density Provide a Molecular Basis for Loss of Connectivity in Alzheimer’s Disease. Retrieved from http://www.jneurosci.org/content/27/4/796

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Author

  • Khayla Black

    Khayla is a freshman at New York University Shanghai planning to declare a major in Neural Sciences with a minor in Data Science with a concentration in artificial intelligence. In the future, she hopes to obtain an MD/PhD and become a neuroscientist studying the molecular aspects of learning and memory. During her spare time, Khayla enjoys working with the MYELIN initiative within IYNA as well as reading any neuroscience related material. Outside of studying neuroscience, she enjoys running, teaching at local elementary schools, solving math problems, and drinking immense amounts of coffee.

Khayla Black

Khayla is a freshman at New York University Shanghai planning to declare a major in Neural Sciences with a minor in Data Science with a concentration in artificial intelligence. In the future, she hopes to obtain an MD/PhD and become a neuroscientist studying the molecular aspects of learning and memory. During her spare time, Khayla enjoys working with the MYELIN initiative within IYNA as well as reading any neuroscience related material. Outside of studying neuroscience, she enjoys running, teaching at local elementary schools, solving math problems, and drinking immense amounts of coffee.