domingo, 6 de enero de 2013

Neurodegeneración mediada por Tau en enfermedad de Alzheimer y trastornos relacionados



De: Nat Rev. Neurosci 2007; 8:663:672
Resumen y traducción por: APLE

La evidencia en aumento sugiere la participación de agregados de proteínas en diversas patologías neurodegenerativas.

Hallazgos diagnósticos en tauopatías neurodegenerativas [Enfermedad de Alzheimer (EA), demencias frontotemporales (DFT]: ovillos neurofibrilares, filamentos lineares o pareados, cintillas retorcidas o formas aberrantes fosforiladas de la proteína asociada a microtúbulos (Tau). El papel preciso de éstas lesiones a través del tiempo. La discrepancia en información en modelos in vitro e in vivo, da lugar a sesogos y la hipótesis  de un proceso neurotóxico “escondido” en tales agregados, da lugar a interpretaciones ambiguas.

Funciones fisiológicas de Tau

Tau, es una proteína abundante en axones y neuronas y estabiliza microtúbulos.
Existen 6 isoformas de ésta proteína que provienen de un mismo gen y son consecuencia de corte y empalme alternativo. Estas isoformas difieren entre sí, en el número de repeticiones de unión a tubulina y en la presencia o ausencia de uno o dos insertos de 29 aminoácidos en la porción amino terminal de la proteína. Las isoformas 3R y 4r se expresan en la mayor parte del cerebro en un radio de 1:1, las desviaciones de esta proporción son características en las tauopatías.

El modelo en varias líneas de investigación es aquel donde las repeticiones de unión a tubulina, se unen a conglomerados específicos de b tubulina en la superficie interna de microtúbulos mientras las regiones cargadas positivamente de prolina  se unen a superficie negativamente cargada de microtúbulos y los dominios de proyección se separan de ésta superficie probablemente debido a repulsión electrostática.

La región de unión a microtúbulos de tau, puede también acoplarse a otras enzimas incluyendo RNA y presenilinas. La proteína posee interacciones heterogéneas y su capacidad de acoplarse a microtúbulos es variable por modificaciones postranslacionales: glicosilación, ubiquitinación, sumoilación, nitración, proteolísis, etc.

Agregación patológica de Tau

En esta condición los niveles de la proteína “libre” citosólica incrementan los cambios conformacionales que a su vez, provocan la formación de fibrillas de tau. El proceso patogénico comienza cuando tau se separa de los microtúbulos. Esta separación puede ser dada por varias causas como incremento en la fosforilación o el proceso inverso de la concentración citosólica de tau no unida. Esto podría propiciar un mal plegamiento de esta proteína y dar lugar a la agregación.

Causas de anomalías de tau en enfermedad


Las malformaciones de tau y el desequilibrio en los niveles de la misma se modula en gran parte por cinasas y fosfatasas. Normalmente,  las moléculas de tau se fosforilan en el residuo aceptor de fosfatos (residuos de aminoácidos). Durante la etapa tardía de neurodegeneración el estado de fosforilación de una molécula única de tay puede alcanzar niveles tan altos que muchos de estos residuos se fosforilan y al mismo tiempo varias moléculas se encuentran ya en estado de hiperfosforilación. Los estudios in vitro aunque no traspolables a in vivo, demuestran que GSK3, CDK5 y MARK son blancos potenciales para formular terapias modificadoras de la enfermedad, mediante su inhibición. En el caso de GSK3, mediante el tratamiento con litio, se reduce la fosforilación de tau in vivo y también los niveles de proteína agregada. Por medio de ésta inhibición también se ha observado que los niveles de  precursor de b amiloide se ven disminuidos. El efecto general de la velocidad del estado de fosforilación parece deberse a la disociación de tau de los microtúbulos.


Neurodegeneración mediada por tau

En las tauopatías, luego de que tau no se une a los microtúbulos y se secuestra en forma de ovillos neurofibrilares en neuronas, astrocitos u oligodendroglia. Aproximadamente 95% de la patología se localiza en neuropilos y causa neuritas distróficas.

La pérdida de función normal de tau da lugar a un desequilibrio consistente en  la estructura y funciones regulatorias del citoesqueleto, que podría comprometer el transporte axonal y por ende contribuir a disfunción sináptica y neurodegeneración.

Es probable también que los efectos tóxicos de los ovillos neurofibrilares  se deba en gran parte a la cantidad de material acumulado dentro de las neuronas y que esto tenga que ver con la disfunción en el transporte axonal. Algunos estudios también refieren estos ovullos como contributores específicos en la progresión de la enfermedad, encontrando otros contradictorios, como en modelos transgénicos de roedor, donde la supresión de tau transgénica produce mejoría en la función cognitica, aunque los ovillos neurofibrilares continúen acumulándose. En otros, la pérdida de sinapsis y activación microglial preceden la aparición de los ovillos, hipotéticamente debido al transporte alterado que resulta en hiperfosforilación de tau.

De manera colectiva, estos estudios dan pie a la noción de que, existen defectos en el transporte axonal, pérdida sináptica y neuroinflamación (que se encuentran dentro de los datos tempranos) y que resultan de la hiperfosforilación de tau, mientras que la aparición de ovillos pertenece a las manifestaciones tardías de la patología. Aunado a ésto, los ovillos secuestran grandes cantidades de otras proteínas funcionales y exacerban el ciclo.

Conclusiones y perspectiva

Tau actua como mediador común en procesos neurodegenerativos. El dato cardinal es su separación de los microtúbulos y se vincula estrechamente con la toxicidad mediada por amiloide b. La combinación de pérdidas de función y ganancias “tóxicas” de función exclusivamente de ésta proteína permanecen con interrogantes. Se han identificado agentes que in vitro bloquean la agregación de tau, y su uso ha sido limitado in vivo. Los agentes estabilizadores de microtúbulos han sido armamento médico parcial dadas sus limitaciones en ingesta y sus efectos tóxicos.


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