Efecto Protector de la L-Acetil-Carnitina en la Enfermedad de Alzheimer

• TITULO : Efecto Protector de la L-Acetil-Carnitina en la Enfermedad de Alzheimer
• AUTOR : Abdul H, Calabrese V, Calvani M, Butterfield A y colaboradores
• TITULO ORIGINAL : Acetyl-L-Carnitine-Induced Up-Regulation of Heat Shock Proteins Protects Cortical Neurons Against Amyloid-Beta Peptide 1-42-Mediated Oxidative Stress and Neurotoxicity: Implications for Alzheimer’s Disease
• CITA : Journal of Neuroscience Research 84(2): 398-408, Ago 2006
• MICRO : El amiloide beta es el componente principal de las placas seniles observadas en los pacientes con enfermedad de Alzheimer. Este péptido induce la oxidación proteica y la peroxidación lipídica, en tanto que la L-acetil-carnitina tiene un efecto protector ante dichas acciones.

 

Introducción y objetivos

Las denominadas placas seniles son características en presencia de enfermedad de Alzheimer (EA) y están compuestas principalmente por el péptido beta amiloide (Ab1–42). Este péptido induce la oxidación proteica y la peroxidación lipídica, procesos observados con una frecuencia elevada en pacientes con EA. En consecuencia, el Ab1–42 es considerado un agente causal con un papel central en la fisiopatogenia de la EA.

El índice de consumo cerebral de oxígeno es elevado, al igual que el contenido lipídico. En cambio, la disponibilidad de enzimas antioxidantes en el tejido cerebral es relativamente baja. Esto genera un aumento de la vulnerabilidad cerebral al estrés oxidativo. Dichas características resultaron en la generación de redes cerebrales destinadas a controlar el estrés. Una de las respuestas disponibles ante el estrés está mediada por las proteínas del choque térmico (HSP), especialmente Hsp32 (HO1), Hsp60 y Hsp72, que funcionan como chaperonas moleculares.  

En diferentes estudios se informó que el estrés oxidativo inducido por el Ab provoca la apoptosis neuronal. Dicho proceso puede ser inhibido por los antioxidantes. En el presente estudio se evaluó el efecto protector de la L-acetil-carnitina (ALCAR) ante el estrés oxidativo inducido por el Ab1-42 en cultivos de neuronas corticales. La ALCAR interviene en la síntesis de acetilcolina y se encuentra en concentraciones elevadas a nivel cerebral. El glutatión (GSH) es un antioxidante endógeno que actúa en presencia de estrés oxidativo y se observa en concentraciones milimolares a nivel cerebral. El Ab1–42 disminuiría los niveles de GSH en los astrocitos. Además, dicho nivel disminuye con la edad, lo cual se asocia con un aumento de la vulnerabilidad neuronal ante el daño oxidativo iniciado por el Ab1–42. Lo antedicho permite suponer que el aumento del nivel de GSH puede tener un efecto terapéutico en pacientes con EA. De acuerdo con la información disponible, la ALCAR aumenta el nivel de GSH al facilitar su transporte a través de la barrera hematoencefálica. Esto protege a las mitocondrias y los sinaptosomas del estrés oxidativo mediado por peroxinitritos.

En el presente estudio se evaluó el efecto de la ALCAR ubicada en las neuronas corticales en términos de protección ante el estrés oxidativo y la neurotoxicidad inducidos por el Ab1–42.

 

Métodos

Los experimentos se llevaron a cabo en cultivos de neuronas provenientes de fetos de ratas Sprauge-Dawley de 18 días de edad. Los químicos empleados tuvieron el nivel máximo de pureza e incluyeron el Ab1–42, la ALCAR, los anticuerpos anti-HO1, anti-Hsp72, anti-óxido nítrico sintetasa inducible (iNOS) y anti-citocromo C. Además se empleó un reactivo para la detección de la peroxidación proteica y el 4-hidroxinonenal (HNE). Los cultivos neuronales fueron incubados con Ab1–42, cuyo efecto fue evaluado luego de 24 horas de incubación. Los inhibidores de las proteínas HO1, Hsp72 e iNOS fueron incluidos en los cultivos una hora antes del agregado de ALCAR. Esta última se añadió 2 horas antes del agregado del péptido Ab1–42.

La viabilidad celular fue valorada según la función mitocondrial. Las neuronas corticales fueron tratadas con Ab durante 24 horas o pretratadas con ALCAR para luego añadir el Ab. Luego, los investigadores evaluaron la cantidad de células apoptóticas en el cultivo control, tratado con Ab1–42 solo o pretratado con ALCAR. También se midieron los carbonilos de las proteínas y los niveles de 4-hidroxinonenal, 3-nitrotirosina (3-NT) y GSH endógeno. Por último, se llevó a cabo un análisis mediante la técnica de Western Blot. En este caso, los cultivos neuronales fueron incubados conAb1–42 solo o ALCAR sola durante 24 horas, o pretratados con ALCAR durante 2 horas hasta el agregado de Ab1–42. Luego se estimó el contenido proteico de las células y se expusieron las proteínas a los anticuerpos de interés.

 

Resultados

La información disponible permite indicar que en las regiones cerebrales vulnerables observadas en pacientes con EA y en el tejido cerebral tratado con Ab1–42 tiene lugar un aumento del nivel de carbonilos en las proteínas. La formación de 3-NT se debe a la interacción de las especies reactivas del nitrógeno (RNS) con las proteínas y se observa en pacientes con EA. El agregado de ALCAR a las neuronas corticales tratadas con Ab1-42 se asoció con un aumento significativo del nivel de carbonilos, HNE o 3-NT. En este caso, el pretratamiento con ALCAR inhibió la oxidación proteica y la peroxidación lipídica de un modo dependiente de la dosis.

El Ab1–42 disminuyó la función mitocondrial. Esta disminución no se modificó ante el tratamiento con ALCAR. No obstante, el pretratamiento con ALCAR seguido por la administración de Ab1–42 protegió la función mitocondrial de un modo significativo y dependiente de la dosis. Además, el nivel de liberación de citocromo C aumentó 4 veces en las neuronas tratadas con Ab1–42 y disminuyó progresivamente a medida que aumentó la concentración de ALCAR. La ALCAR tuvo un efecto protector ante la apoptosis y la pérdida de redes neuronales inducidas por el Ab1-42. La evaluación mediante microscopia de contraste de fase permitió observar procesos vinculados con la muerte celular apoptótica en las neuronas expuestas al Ab1–42 durante 24 horas. En cambio, el pretratamiento con ALCAR durante 2 horas inhibió el proceso apoptótico.

La ALCAR aumentó los niveles endógenos de GSH. Dicho hallazgo tuvo lugar mediante la medición de los niveles totales de GSH. El agregado de Ab1–42 disminuyó significativamente dichos niveles, en tanto que el tratamiento con ALCAR generó un aumento significativo del nivel de GSH. Los autores concluyeron que el pretratamiento de las neuronas corticales con ALCAR tuvo un efecto protector ante la disminución del nivel de GSH provocada por el Ab1–42. Por último, las neuronas corticales tratadas con Ab1-42 presentaron un aumento significativo de los niveles de las proteínas HO1 y Hsp72 y de la iNOS. El pretratamiento con ALCAR resultó en un aumento aun mayor del nivel de HO1 y Hsp72, en tanto que se asoció con una disminución significativa y dependiente de la dosis del nivel de iNOS.

 

Discusión

Además de ser el componente principal de las placas seniles, el Ab tiene un papel importante respecto de la patogénesis de la EA. Es sabido que el Ab1–42 interviene en la formación de radicales libres y, en consecuencia, en el daño neuronal. En coincidencia, en el cerebro de los pacientes con EA se observa un nivel significativo de estrés oxidativo. Los resultados obtenidos en el presente estudio coinciden con lo antedicho. Concretamente, el tratamiento de los cultivos neuronales con Ab1-42 se asoció con un aumento significativo de la oxidación proteica, de la peroxidación lipídica y de la formación de 3-NT. No obstante, el pretratamiento de las neuronas con ALCAR disminuyó el estrés oxidativo inducido por el Ab1-42 en forma significativa.

La ALCAR es sintetizada en el tejido cerebral, hepático y renal, mejora los procesos de aprendizaje, favorece la síntesis de acetilcolina y estimula los procesos vinculados con la energía y la reparación neuronal. Además, tiene un efecto neuroprotector ante el envejecimiento y la neurodegeneración, aunque no se conoce el mecanismo responsable. Finalmente, la ALCAR está implicada en el metabolismo mitocondrial y tiene propiedades antioxidantes indirectas. Los resultados obtenidos permiten indicar que la ALCAR protege a las neuronas ante el estrés oxidativo provocado por el Ab1-42. No obstante, el tratamiento con ALCAR se asoció con un aumento del nivel de marcadores de estrés oxidativo, posiblemente relacionado con el incremento del nivel de HO1.

Los niveles de iNOS y 3-NT aumentaron ante el tratamiento con Ab1–42, en tanto que el pretratamiento con ALCAR tuvo un efecto protector dependiente de la dosis ante dicho aumento. Además, el nivel elevado de Ab1–42 favorece la apoptosis, en tanto que la neurodegeneración se relacionaría con mecanismos apoptóticos. Los resultados obtenidos en el presente estudio permiten indicar que el Ab1-42 favorece la pérdida de conexiones celulares y la muerte celular. En cambio, el pretratamiento con ALCAR tuvo un efecto protector.

El Ab1–42 disminuyó los niveles neuronales de GSH en forma significativa. Esto aumenta la vulnerabilidad neuronal ante la acción de las especies reactivas del oxígeno. En el presente estudio, el tratamiento con ALCAR indujo un aumento del nivel de GSH, con la consiguiente protección de las neuronas ante la oxidación y la neurotoxicidad. Otro hallazgo destacable fue el aumento significativo de la expresión de las proteínas de shock térmico HO1 y Hsp72 en las neuronas tratadas con Ab1–42. El agregado de ALCAR antes de la exposición al Ab1–42 aumentó la expresión de dichas proteínas, es decir, tuvo un efecto protector.

Puede concluirse que la ALCAR aumenta los niveles neuronales de GSH y de las proteínas de choque térmico. Este efecto puede disminuir el incremento del riesgo de disfunción mitocondrial, oxidación proteica y apoptosis inducido por el Ab1-42. Lo antedicho permite suponer que la ALCAR y otros agentes similares brindan beneficios terapéuticos en presencia de enfermedades neurodegenerativas vinculadas con el estrés oxidativo como la EA. Por lo tanto, la administración de ALCAR podría constituir una opción terapéutica para considerar en los pacientes con EA de inicio reciente.

Especialidad: Bibliografía - Neurología