Galato de Epigalocatequina 3 en el Síndrome de Down

• TITULO : Galato de Epigalocatequina 3 en el Síndrome de Down 
• AUTOR :  Valenti D, De Rasmo D, Vacca R y colaboradores
• TITULO ORIGINAL : Epigallocatechin-3-Gallate Prevents Oxidative Phosphorylaton Deficity and Promotes Mitochondrial Biogenesis in Human Cells From Subjects With Down’s Syndrome
• CITA : Biochimica et biophysica acta 1832(4): 542-552, Abr 2013
• MICRO : El galato de epigalocatequina 3 es capaz de contrarrestar el déficit energético mitocondrial presente en células con síndrome de Down, por estímulo de distintas vías de señalización y de la biogénesis mitocondrial y restauración de la capacidad de fosforilación oxidativa.

Introducción

En individuos con síndrome de Down, enfermedad genética provocada por la trisomía del cromosoma 21, se observa envejecimiento precoz asociado con deterioro cognitivo y mayor riesgo de patologías neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer. Es posible que la causa de este fenómeno sea el estrés oxidativo, con disfunción mitocondrial por alteraciones en la cadena respiratoria. Este trastorno se ha relacionado con alteraciones en los procesos postraduccionales de la vía del AMP cíclico y la quinasa de proteínas A (AMPc/PKA), por lo que representan un blanco terapéutico interesante para tratar el estrés oxidativo y el déficit energético presente en el síndrome de Down. Es posible que los tratamientos dirigidos a mejorar el funcionamiento de las mitocondrias, como la coenzima Q10, tengan efecto de protección contra el desequilibrio energético presente en el síndrome de Down, pero en los ensayos clínicos en los que se evaluó el uso de este compuesto no se detectaron efectos terapéuticos uniformes.

Existen indicios sobre las propiedades antineoplásicas y antiinflamatorias del galato de epigalocatequina 3 (GE3), un polifenol presente en grandes cantidades en el té verde con efecto antiapoptótico selectivo contra varios inductores de estrés oxidativo mitocondrial en distintos tipos de células neuronales. En células cerebrales de modelos murinos este compuesto evita el deterioro mitocondrial, reduce los niveles de amiloidosis cerebral y corrige la disfunción mitocondrial inducida por amiloide. El mecanismo molecular por el que este fármaco actúa sobre las mitocondrias no es completamente conocido, pero parece modular el metabolismo de las mitocondrias mediante su acción sobre Sirt1 y los niveles de AMPc. El GE3 parece actuar en forma específica, con gran seguridad, sobre DYRK1A, quinasa de proteínas relacionada con el desarrollo cerebral y el control de la plasticidad de las sinapsis presente en el cromosoma 21; existen indicios de que este compuesto mejora los defectos sobre el sistema nervioso relacionados con la sobreexpresión de esta proteína. En el presente estudio se analizó la capacidad del GE3 para mejorar el déficit energético mitocondrial y el nivel de estrés oxidativo en células de individuos con síndrome de Down.

Métodos

Se utilizaron cinco líneas celulares normales de fibroblastos de piel fetal y seis de seres humanos con síndrome de Down (tomados de abortos espontáneos de fetos de 14 a 18 semanas obtenidos de un biobanco). Se cultivaron las líneas de fibroblastos a 37°C en condiciones estandarizadas con 5% de dióxido de carbono, 15% de suero fetal bovino, glutamina, penicilina y estreptomicina. No se hallaron diferencias en las tasas de crecimiento o el nivel de energía entre estas líneas celulares.

Se tomaron células de líneas linfoblastoides de seis niños de 3 a 10 años con síndrome de Down, y cinco controles de niños sanos; fueron inmortalizadas mediante el virus de Epstein-Barr y se cultivaron en medios similares a los otros cultivos celulares. Se cuantificaron los niveles de distintas proteínas, se agregó GE5 a los cultivos durante 24 horas y se analizaron las respuestas según la dosis y el tiempo en cuanto a la viabilidad celular y la liberación de peróxido de hidrógeno. Se registró la tasa de producción de ATP por fosforilación oxidativa mediante la medición de la reducción de NADP en la fase extramitocondrial a partir del ADP agregado, y los niveles de ATP celular total, además de la actividad de los complejos mitocondriales I y V. Se midieron los niveles de especies reactivas del oxígeno (especialmente anión superóxido y peróxido de hidrógeno), la peroxidación de lípidos y otros marcadores de actividad y de expresión genética mitocondrial. Para el análisis estadístico se utilizó análisis de varianza y la prueba de la t de Student, y se consideraron significativos valores de p < 0.01.

Resultados

La exposición de líneas celulares de fibroblastos y linfoblastos de síndrome de Down a concentraciones de 20 µM de GE5 durante 24 horas se asoció con mejoría casi completa del déficit de actividad del complejo V, y evitó completamente el deterioro funcional del complejo I mitocondrial. No se hallaron diferencias significativas en la actividad de las células de control, tratadas o no. El efecto de este compuesto sobre las células con síndrome de Down fue menor cuando se utilizaron concentraciones menores, y no hubo mayor efecto cuando la exposición se extendió a 72 horas. El tratamiento de los dos tipos de células con síndrome de Down a 20 µM de GE5 (pero no cuando se utilizaron dosis menores) se asoció con prevención significativa del trastorno de la síntesis de ATP mitocondrial, a niveles sólo levemente menores a los de células de control. En las células de síndrome de Down los niveles de AMPc y la actividad de la quinasa de proteínas A eran menores en comparación con las de control, pero tras seis horas de incubación con GE5 la actividad era 50% mayor en comparación con las células no tratadas, con tendencia a la reducción del AMPc con el tiempo de incubación. No se hallaron diferencias significativas en las células de control tratadas o no con GE5. En las células con síndrome de Down los niveles de fosforilación de NDUFS4 eran menores con respecto a las de control, pero tras seis horas de exposición a GE5 la fosforilación de esta proteína era mayor, con rescate de la actividad del complejo I.

En cuanto al efecto del fármaco sobre el estrés oxidativo, la exposición de células con síndrome de Down a 20 µM de GE5 por 24 horas se asoció con menor sobreproducción de anión superóxido por parte de las mitocondrias, y menor incremento en la concentración de peróxido de hidrógeno en los dos tipos de células evaluados, así como supresión de la peroxidación de lípidos. La actividad de la superóxido dismutasa era mayor en células con síndrome de Down, y no se hallaron diferencias tras el uso de GE5. La actividad de las subunidades de la cadena respiratoria relacionadas con la fosforilación oxidativa era mayor en las células con síndrome de Down en las que se administró GE5, especialmente en los linfoblastos, con mayores niveles de ADN mitocondrial y mayor concentración de factor de transcripción mitocondrial A y de factor respiratorio nuclear 1 (marcadores de la función mitocondrial). Estos últimos también fueron levemente mayores en células de control tratadas con este compuesto, en comparación con las no expuestas. No se hallaron alteraciones morfológicas o cambios en el tamaño de las mitocondrias en células con síndrome de Down tratadas en comparación con las no expuestas, y en las primeras el número de estas organelas era mayor; el uso de GE5 se asoció con reducción de las cisternas del retículo endoplasmático rugoso a niveles normales. El tratamiento con GE5 no modificó los niveles de DYRK1A en las células con síndrome de Down, pero este compuesto redujo la fosforilación de CREB (elemento de respuesta que se une a AMPc) y se asoció con niveles menores del coactivador gamma del receptor activado por la proliferación peroxisomal 1 alfa. Tampoco hubo cambios en Sirt1 o Sirt3, pero sí se redujeron los niveles de la histona acetilada 3.

Discusión y Conclusiones

En el presente estudio se evaluó si el uso de GE5 era capaz de contrarrestar el déficit de energía mitocondrial y el estrés oxidativo presente en células con síndrome de Down. Se demostró que las células obtenidas de varias líneas (fibroblastos y linfoblastos) con esta enfermedad presentaban alteraciones en la bioenergía mitocondrial, con trastorno del complejo I y V y menor tasa de síntesis de energía en las mitocondrias. En el presente estudio se observó que el uso de GE5 se asocia con mejoría en la capacidad de las células con síndrome de Down de para producir energía por parte de la cadena de fosforilación oxidativa de las mitocondrias, con restauración de la actividad de los complejos I y V y mayor tasa de síntesis de ATP. Este fármaco reduce el estrés oxidativo en estas células, puesto que evita la sobreproducción de especies reactivas del oxígeno por parte de las mitocondrias (especialmente por mejorar la actividad del complejo I), pese a que no actúa sobre las enzimas que eliminan radicales libres. Los autores concluyen que el GE5 es capaz de contrarrestar el déficit energético mitocondrial presente en células con síndrome de Down, por estímulo de distintas vías de señalización y de la biogénesis mitocondrial y restauración de la capacidad de fosforilación oxidativa.

Especialidad: Bibliografía - Neurología - Nutrición