SESIÓN
ESPECIAL CON INVESTIGADORES FORMADOS:
SOSTÉN
TRÓFICO DEL SISTEMA NERVIOSO. IMPLICANCIAS BÁSICAS Y CLÍNICAS
FACTORES TROFICOS Y ENFERMEDADES
NEUROLOGICAS HUMANAS
Roberto E.P.
Sica
División Neurología, Hospital Ramos Mejía,
Facultad de Medicina, UBA.
El factor de crecimiento neuronal (NGF) fué
hallado hace ya algunas décadas1
y constituyó la primera mólecula para la que se demostró la
capacidad de promover crecimiento, diferenciación y supervivencia
neuronal2. De inmediato se intuyó la posibilidad de
que este tipo de compuestos fuesen útiles en el tratamiento de
enfermedades neurológicas degenerativas humanas.
Los años transcurridos han probado que el avance,
en ese aspecto, ha sido lento sin que hasta hoy se produjeran hechos
de relevancia en la obtención de ese objetivo.
En los últimos años una serie de factores con
propiedades similares a los del NGF fueron descriptos, tales como el
derivado del cerebro (BDNF), el de la glia (GDNF), las neurotrofinas
(N3 y N4/5), el similar a la insulina (IGF1, IGF2), el neurotrófico
ciliar (CNTF), el de crecimiento fibroblástico (FGF), el
transformador de crecimiento beta (TGFbeta) y otros, capaces de
mantener en salud a diferentes poblaciones neuronales, agrupados en
distintas familias según sus características estructurales3.
Teóricamente los factores tróficos podrían
actuar como protectores neuronales en diversas alteraciones del
sistema nervioso central (SNC) y del periférico (SNP) previniendo
la muerte de neuronas y rescatando otras que hubieran ingresado en
el estado de enfermedad. Por ejemplo, el IGF1 ha probado ser
efectivo en modelos animales de enfermedad de neurona motora, e
igual ha sucedido con el CNTF, el BDNF y la NT-3. Por otra parte, el
NGF ha exhibido marcado efecto protector sobre neuronas colinérgicas
en cultivo, que son las mismas que se comprometen tempranamente en
la demencia de Alzheimer4.
En la enfermedad de Parkinson experimental se
ha mostrado el beneficio del FGF, del TGFbeta y del GDNF, que
son capaces de mantener vivos a los transplantes de células
cromafines5. En lo que respecta al SNP, algunos pocos
intentos expe-rimentales se ham hecho tratando de proteger a
receptores periféricos y a los axones que a ellos llegan mediante
el empleo de IGF y de NGF, con resultados variables.
Diversas pruebas terapeúticas han sido completadas
ya, y otras estan en vias de ejecución, empleando estas moléculas
en enfermedades degenerativas primarias del SNC. El mayor énfasis
ha sido puesto en la esclerosis lateral amiotrófica en la que ya se
han ensayado el CNTF, el IGF 1 y el BDNT sin que hayan logrado
modificar el curso natural de la enfermedad. Sin embargo, en todos
esos intentos la via de administración ha sido la subcutanea que,
aparentemente, no es la mas apropiada. Muy posiblemente la
modificacion de la ruta de aplicacion de estos factores, mediante la
introduccion directa de ellos en el SNC a traves de distintos
procedimientos, permita obtener resultados mas alentadores para el
control de esas dolencias.
Bibliografia
1.
Levi-Montalcini R. Sience, 1987, 263: 1154-1162.
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Thoenen H. TINS, 1991, 14: 165-170.
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Lindsay RM, Wiegand SJ, Altar CA, DiStefano PS. TIMS, 1994,
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Hefti F. J Neurosci, 1986, 6: 2155-2162.
5.
Oppenheim RW. Nature, 1995, 373: 344-347.
El papel
del calcio en la protección neuronal
Mónica
Lidia Fiszman
Laboratorio de Neurociencias, Fundación CIMAE,
Argentina.
Es conocido el papel de la actividad neuronal en
los fenómenos de plasticidad. También se ha descripto que la
interrupción de las sinapsis podría afectar la viabilidad de las
neuronas.
En esta comunicación se aportan evidencias sobre
los efectos de la actividad neuronal sobre la neurogénesis,
diferenciación y supervivencia de las neuronas. Se estudiaron células
granulares del cerebelo (CGC) en diferentes estadíos de maduración
in vitro, plaqueadas en condiciones que no favorecen el crecimiento
glial y en ausencia de factores tróficos (medio químicamente
definido). Para recrear la actividad neuronal se trataron las células
con ClK 25 mM (25K) que induce despolarización y aumento de las
concentraciones del calcio intracelular.
Los parámetros biológicos estudiados fueron
neu-rogénesis (24 horas in vitro), neuritogénesis/plasticidad (48
horas in vitro), supervivencia (7 días in vitro).
Los resultados obtenidos en neuroblastos sugieren
que los canales de calcio voltaje dependientes (CCVD) se expresan ya
en este estadío del desarrollo y son funcionales ya que tras su
activación con 25K se produce un influjo de calcio (Fura-2) que es
bloqueado con nifedipina. Se produce también un aumento de la
proliferación de los neuroblastos que es bloqueado por nifedipina,
y magnesio. El efecto sobre la neurogénesis es mediado por la
cascada de la MAPK.
Las neuronas inmaduras (48 horas in vitro) crecidas
a baja densidad y en ausencia de contactos sinápticos presentan una
morfología bipolar simple, sin arboriza-ciones. La actividad
neuronal induce en ellas un incre-mento muy significativo de la red
neurítica. Este efecto neuritogénico se debe al influjo de calcio
a juzgar por los experimentos con Fura-2 y bloqueantes farma-cológicos
de CCVD. En este caso la cascada enzimática que se activa es la de
la CaMKII.
La población de neuronas maduras que sobrevive en
condiciones de reposo (5K) a los 7 días es reducida en número (40%
con respecto a las de 25K) con neuritas cortas y escasas. Por el
contrario las CGC plaqueadas en medios despolarizantes presentan una
densa red neurítica y son mayores en número. Esta situación es
independiente de la presencia de suero y glía en las condiciones de
cultivo. El efecto depende exclusi-vamente del influjo de calcio y
tanto la MAPK como la CaMKII median el efecto neuroprotector que
activa el calcio.
Se concluye que los niveles de calcio intracelular
juegan un papel determinante regulando el número de neuronas. El
calcio ejerce diferentes efectos biológicos dependiendo del estadío
de madurez de la célula. En interneuronas (CGC) el calcio parece
ser el único deter-minante de la supervivencia a largo plazo.
Función
del sistema circadiano en la neuroprotección
D.P.
Cardinali, L.I. Brusco, R.A. Cutrera
Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina,
UBA.
El organismo sano se caracteriza por un alto grado
de orden temporal en sus funciones y las desviaciones de este orden
acompañan a numerosas patologías. Los dos grandes tipos de
desincronizaciones circadianas en el hombre son: (a) las internas,
como consecuencia de alteraciones patológicas crónicas o del
proceso normal de envejecimiento; (b) las externas, derivadas de la
necesidad del trabajo nocturno o de los vuelos transme-ridianos. A
medida que la edad avanza la amplitud de los ritmos disminuye y se
modifica la oscilación intrínseca del reloj circadiano, con
adelantos de fase. Ello se agrava en las enfermedades
neurodegenerativas de la vejez, como la enfermedad de Alzheimer. En
general el sueño del geronte está alterado con aumento en el número
y duración de los episodios de despertar, abolición del sueño
lento y disminución de la latencia del sueño REM. Existe también
disminución de la amplitud de los ritmos diarios de secreción de
hormonas como la melatonina o el cortisol, participantes en la
exportación de la señal circadiana a diversos tejidos. La secreción
de hormonas cuya liberación está vinculada con el sueño lento,
como la hormona de crecimiento, se suprime, así como numerosos fenómenos
anabólicos en el SNC. La razón de estos cambios está en la
degeneración celular de los núcleos supraquiasmáticos, con
consecuencia directa de disminución de la longitud y amplitud de
los ciclos. La reciente incorporación de la melatonina como terapéutica
para la reducción de amplitud de ritmos circadianos en gerontes,
remarcablemente el sueño, nos ha permitido examinar su eficacia en
distintas patologías de la vejez. Se discutirán distintos estudios
experi-mentales y clínicos sobre la acción de la melatonina. En un
modelo de artritis por adyuvante de Freund en ratas observamos que
la melatonina revierte la depresión del ritmo diario en LH y
aumenta la amplitud del ritmo en ACTH observadas en animales viejos.
En otro estudio se verificó que la melatonina revierte la depresión
relacionada con la vejez de los ritmos circadianos en linfocitos T y
CD4+. En un estudio polisomnográfico en gerontes con insomnio
primario crónico observamos que la administración de melatonina
redujo el tiempo despierto durante el sueño y aumentó la duración
y eficiencia del sueño, con aumento en el sueño en estadio 2, sin
modificaciones en el REM. En una serie de 27 pacientes con
enfermedad de Alzheimer tratados con melatonina (9-12 mg/día) se
observó reducción significativa de la agitación vesperal
(sundowning) acompañada de enlentecimiento en la evolución clínica
de la enfermedad. En conjunto, los resultados avalan la hipótesis
de que la restauración de la amplitud en el sistema circadiano se
acompaña fenómenos reparativos y neurotróficos sig-nificativos.
Some steroids, such as progesterone (P4), can be
synthesized in the central and peripheral nervous system by neurones
and glial cells and thus they have been termed “neurosteoids”.
This observation raises the questions of the regulation of
neurosteroid synthesis and of its biological significance. We have
adressed them by studying the expression, activity, and regulation
of the enzyme 3b-hydroxy-steroid-dehydrogenase (3b-HSD)
in both the central and peripheral nervous system. Indeed, the
conversion of pregnenolone, a 3b-hydroxy-D5-ene
steroid, into P4, a D4-oxo
steroid by 3b-HSD is an essential step in the biosynthesis of all steroid
hormones. We have also demonstrated an important role of the locally
formed P4 in myelination after
sciatic nerve injury.
In rat
brain, 3b-HSD mRNA is
expressed in neurones of olfactory bulb, striatum, cortex, thalamus,
hypotha-lamus, septum, habenula, hippocampus and cerebellum.
Nucleotide sequencing of RT-PCR amplified cDNA fragments indicated
that the 4 known isoforms are expressed in the brain, with the
isoform 1 being the more abundant.
In the spinal cord, similar patterns of 3b-HSD mRNA expression were observed in the
cervical, thoracic, lumbar and sacral regions. The following
gradient of distribution was observed: dorsal horn (layers I-III)
> central canal (layer X) ³
ventral horn (layers VIII and IX) >> ventral funiculus and/or
lateral funiculus (white matter). The number of grains per cell was
higher on moto-neurones than in the neurones of the dorsal horn in
all the regions of the spinal cord. To evaluate if neurosteroid
levels are influenced by trauma, we measured by a
gas-chromatographic/mass-spectrometric method, the levels of P4, its
precursor pregnenolone, and its 5a-reduced
derivatives in the spinal cord
after transection at
the thoracic level (T10). 72h after injury the levels of
pregnenolone, 5a-progesterone,
and 3a,5a-tetrahydro-progesterone
increased in the lumbar region as compared to control animals.
In the peripheral nervous system, expression of 3b-HSD
mRNA and formation of P4 by rat Schwann cells are dependent on
signals produced by dorsal root ganglia sensory neurones. This was
shown in vitro and in vivo in the regenerating rat
sciatic nerve after different types of injury. The regulation of 3b-HSD
mRNA after lesion was similar to the regulation of myelin protein
mRNAs, suggesting an important role of locally formed P4 in
myelination. This was demonstrated in the regenerating mouse sciatic
nerve. Blocking the local synthesis of progesterone by trilostane or
its action by RU486 after lesion inhibited the formation of new
myelin sheaths. A mechanism by which P4 promotes myelin formation
may be the activation of specific myelin protein genes. However, the
effects of P4 may be indirect, by increasing the expression of
transcription factors, which are involved in myelination. The
transcription factor Krox-20 (Egr-2) that is expressed in
Schwann cells plays an important role in the myelination of
peripheral nerves and is rapidly induced by P4. This stimulation was
observed within 15
minutes and is specific as other steroids had no effect.
This work was supported by the association Française
contre les Myopathies (AFM), by the European community (Biomed 2,
contract BMH4-CT97-2359) and ECOS-SECYT program (A98SO1) between the
govern-ments of France and Argentina.
PRogesterone :
local biosynthesis and trophic effects in the nervous system
R. GUENNOUN1,
H. COIRINI1, 2, F. Labombarda2,
Y. BENMESSAHEL1,
Ph. Liere1,
S. GONZALEZ2,
E-E BAULIEU1,
A.F. DE NICOLA2, M.
SCHUMACHER1
INSERM U488, 80, rue du général Leclerc,
94276 Bicêtre, France. 2
Instituto de Biologia y Medicina Experimental, Departamento de
Bioquimica Humana, Facultad de Medicina, Universidad de Buenos
Aires,
Obligado 2490, 1428 Buenos Aires, Argentina
Hormonas
esteroideas: nuevas perspectivas para la neurodegeneración
A.F. De
Nicola, M.C. Gonzalez Deniselle, S. Gonzalez
Laboratorio de Bioquímica Neuroendocrina,
Instituto de Biología y Medicina Experimental, Depto. de Bioquímica
Humana, Facultad de Medicina, UBA.
El ratón Wobbler posee una mutación de expresión
autosómica recesiva (wr), la cual produce degeneración temprana de
las motoneuronas de la médula espinal y del tronco encefálico,
además de una pronunciada astrogliosis. Se lo ha empleado como un
modelo genético de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y de la
atrofia muscular espinal infantil. La médula espinal del
Wobbler y la de pacientes con ELA presentan diversas patologías en
común, que vuelven a este animal un modelo útil para evaluar terapéuticas
no convencionales. Entre estas neuropatologías mencionaremos:1)
cambios degenera-tivos de motoneuronas grandes y medianas,
incluyendo perdida de sustancia de Nissl; 2) cambios axonales que
semejan la degeneración Walleriana; 3) hiperplasia de
neurofibrillas con alteración del flujo axonal.; d) ausencia de gránulos
de lipofucsina en motoneuronas; 4) astrogliosis con aumento de la
expresión de la proteina acida fibrilar de la glia (GFAP); 5)
aumento de la expresión de la proteína asociada al crecimiento
(GAP43) y 6) ma-yor expresión de óxido nítrico sintetasa .
Existen evidencias directas e indirectas sobre el
aumento del estrés oxidativo en la medula espinal del ratón
Wobbler, lo que ha llevado a considerar la posibilidad del
tratamiento con antioxidantes. Los esteroides poseen potencia
antioxidante y neuroprotec-tora, ya se trate de estrógenos,
glucocorticoides, progesterona y los 21-aminoesteroides. Los últimos,
llamados también Lazaroi-des derivan de los glucocorticoides, no
poseen efectos secundarios, su potencia antioxidante es 3 veces
superior a la vitamina E y 10 veces mayor a la metilprednisolona, y
se intercalan en las membranas previniendo la peroxidación lipida.
El tratamiento con un 21-aminoes-teroide de ratones Wobbler se
efectuó durante 4 dias por implante de un pellet sc de 50 mg. Se
escogieron tres parámetros anormalmente elevados en los ratones
Wobbler y en pacientes con ELA para evaluar la acción del
Lazaroide: número de astrocitos GFAP positivos, expresión del ARNm
para GAP-43 y actividad de la oxido nitrico sintetasa
(NADPH-diaforasa). Resultados: a) Los ratones Wobbler presentaron
hipertrofia e hiperplasia astrocitaria, la que aumentó
post-tratamiento con Lazaroide en el asta ventral y dorsal de la médula
espinal. b) En ratones controles la expresión del ARNm de la GAP43
en motoneuronas fue baja o indetectable, mientras que se obtuvo
hiperexpresión en Wobbler, la que se atenuó significativamente por
tratamiento con el Lazaroide; c) La reacción histoquímica para
NADPH-diaforasa mostró una elevación entre 2-3 veces en
motoneuronas del Wobbler, la que fue significativamente disminuída
por tratamiento con el Lazaroide.
Integrar estos datos en una hipótesis unitaria es
una tarea dificil, aunque sugerimos las siguientes posi-bilidades:
Primero, dada la función de los astrocitos en el mantenimiento de
la función neuronal, la hiperreac-tividad astrocitaria producida
por el Lazaroide se podria encuadrar como inductora de la
neuroprotección. Segundo, la atenuación de la GAP-43 se deberia en
parte a la atenuación de la respuesta neuronal exagerada a la
degeneración. Asimismo, la atrofia muscular por desnervación que
caracteriza al Wobbler y que provocaria la hiperexpresión de GAP-43
podria mejorarse por el Lazaroide, ya que posee acción miogénica.
Tercero, el Lazaroide prevendría la neurotoxicidad por exceso de
oxido nitrico y formación de peroxinitritos
al reducir la actividad de la NADPH-diaforasa (oxido nitrico
sintetasa). Los datos aportados por el tratamiento con
anti-oxidantes en el ratón Wobbler, sugieren que estos compuestos
tendrían un potencial valor terapéutico en enfermedades
degenerativas de motoneurona (Trabajo subsidiado por CONICET
–PIP4103; UBA TM13, FONCYT BID 802 OC AR PICT 97 05-00438) e
Instituto Universitario de Ciencias de la Salud, (Fundación Barceló).