Precursor proteico amiloide

Estas funciones no asociadas con Alzheimer incluyen la activación de quinasas,2 3 la protección contra estrés oxidativo,4 5 regulación del transporte de colesterol6 7 actuando como un factor de transcripción8 9 y actividad antimicrobiana (especialmente asociado con su acción pro-inflamatoria).10

Asociación con Enfermedades

La β-amiloide es el principal componente de las placas seniles (depósitos que se encuentran en el cerebro de los pacientes con la enfermedad de Alzheimer). Sin embargo, existen placas similares en otras demencias como en Cuerpos de Lewy y en miositis por cuerpos de inclusión (enfermedad muscular), y, además, la β-amiloide también puede formar agregados que cubren vasos sanguíneos cerebrales en la angiopatía amiloide cerebral. Las placas se forman por una red irregular de agregados fibrilares llamadas fibras amiloides,11 un plegamiento proteico asociado a otros péptidos como los priones, proteínas patógenas alteradas que tienen un plegamiento incorrecto. Investigaciones recientes sugieren que las formas solubles de las estructuras oligoméricas del péptido pueden ser agentes causales del desarrollo de la enfermedad de Alzheimer.12

Formación

Aβ se forma por la escisión secuencial del precursor proteico amiloide (APP), siendo éste una glicoproteína transmembrana con una función indeterminada. El APP puede ser procesado a partir de α-, β- y γ-secretasas. En primera instancia Aβ se forma por la acción sucesiva de β y γ secretasas. Ambas secretasas producen el extremo C-terminal del péptido Aβ y a su vez se incorporan a la región transmembrana del APP con el objetivo de generar isoformas de 36 a 46 aminoácidos. Las isoformas más comunes son Aβ 40 y Aβ 42 en donde la isoforma más corta se genera debido a la escisión que ocurre en el retículo endoplasmático mientras que la isoforma larga se escinde en el área trans-Golgi.13 La forma Aβ40 es la más común, sin embargo la forma Aβ42 es más fibrogénico y por lo tanto está asociada con el desarrollo de ciertas enfermedades. Mutaciones en el APP asociados con estadios iniciales de Alzheimer se relacionan con un aumento en la producción de Aβ42 por lo que la terapia para combatir el Alzheimer se basa en regular la actividad de β y γ secretasa para que la producción deAβ40 sea mayor.14

Placas seniles

Las placas seniles descritas por Alois Alzheimer en su artículo, son resultado de la acumulación y precipitación anormal de péptido βA fuera de la célula. Debido a su mayor agregación e insolubilidad el Aβ42 es más abundante en las placas que el Aβ40. La clasificación más utilizada es la morfológica, que distingue entre dos tipos de placas: las difusas y las densas, según su capacidad de tinción con Rojo Congo y Tioflavina-S. Ésta división es relevante en la enfermedad de Alzheimer, ya que las placas densas tioflavina-S positivas están asociadas con: efectos deletéreos en el neuropilo, incremento de la curvatura y distrofia de las neuritas (axones y dendritas), pérdida de sinapsis y de neuronas, y activación y reclutamiento de astrocitos y microglia. Las placas difusas están presentes en el cerebro de personas mayores cuyas capacidades cognitivas están intactas, por el contrario, las placas densas (particularmente aquellas con distrofia en las neuritas) solo se encuentran en pacientes con enfermedad de Alzheimer. A pesar de esto, los límites entre el envejecimiento normal y la demencia de Alzheimer no están claros, pues hay personas con capacidades cognitivas conservadas en las que se pueden encontrar depósitos de amiloide. Estudios en microscopio electrónico revelan que la estructura de las placas densas está compuesta por una masa central de filamentos extracelulares que se extienden radialmente hacia la periferia. Es en la periferia donde se mezclan con neuritas distróficas (procedentes de neuronas, astrocitos y microglía destruidos), que pueden ser tioflavina-S positivas. Las neuritas distróficas asociadas a las placas son la evidencia más notoria de neurotoxidad inducida por el βA. Las neuritas distróficas pueden ser inmunorreactivas para la APP, debido a anormalidades en su citoesqueleto. Éstas anormalidades pueden llevar a una interrupción del transporte axonal y por lo tanto a una acumulación de mitocondrias y vesículas sinápticas (lo que las hace positivas para porina mitocondrial y cromogranina-A). Además algunos axones distróficos contienen marcadores de neurotransmisores (acetilcolina, glutamato o GABA). Finalmente, las neuritas distróficas se pueden visualizar con estudios inmunohistoquímicos para ubiquitina y proteínas lisosomales, que nos indica que en ella hay un intento de degradar la acumulación anormal de proteínas y organelos. Una expresión menos evidente de los cambios en las neuritas mediados por las placas es el incremento en la curvatura de aquellas neuritas que están localizadas en la proximidad de las placas densas.15

Genética

Mutaciones autosómicas dominantes en el APP causan, mediante un mecanismo hereditario, la enfermedad de Alzheimer (EA). Esta forma de la enfermedad de Alzheimer representa el 10% de los casos y la mayoría de los casos de EA no son causadas por este tipo de mutaciones y no siguen un patrón hereditario.16 Un aumento en los niveles totales de Aβ o un aumento en la concentración tanto de Aβ40 y Aβ4217 se relaciona completamente con la patogenia de ambos tipos de EA esporádica. Debido a que Aβ42 tiene una naturaleza mas hidrofóbica se le considera la forma más amiloidogénica del péptido. Sin embargo la secuencia central KLVFFAAE es la responsable de formar amiliode por su cuenta y probablemente forma la cubierta de fibrilla. La “hipótesis del amiloide” propone que las placas son las responsables de causar la EA sin embargo esta teoría, a pesar de tener una gran aceptación en el sector científico, no está completamente fundamentada. Los depósitos intracelulares de la proteína tau también se observan como signo en el desarrollo de la EA. Los oligómeros que forma la vía del amiloide podrían ser la especies citotóxicas.18 Una hipótesis alternativa es que los oligómeros de amiloide son responsables del desarrollo de la enfermedad. Los roedores que han sido modificados genéticamente expresan oligómeros, pero no expresan placas (APPE693Q) que desencadenan la enfermedad.19

Estructura

La proteína Beta-amiloide es intrínsecamente no estructurada, lo que significa que en una solución no adquiere una conformación terciaria compacta, sino como un conjunto de estructuras. Por lo tanto, no puede ser cristalizada y casi todo el conocimiento sobre la beta-amiloide proviene de estudios

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