enfermedad de alzehimer

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Apolipoprotein E and Apolipoprotein E Receptors: Normal Biology and Roles in Alzheimer Disease A L Z H E I M E R A L Z H E I M E R A L Z H E I M E R Curso Optativo “Técnicas Moleculares aplicadas a Bioquímica Clínica”

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Page 1: Enfermedad de Alzehimer

Apolipoprotein E and Apolipoprotein

E Receptors: Normal Biology and

Roles

in Alzheimer Disease

ALZHEIMER

ALZHEIMER

A

L

Z

H

E

I

M

E

R

Curso Optativo “Técnicas Moleculares

aplicadas a Bioquímica Clínica”

Page 2: Enfermedad de Alzehimer

CHERATTO, MILAGROS

TERUEL, NICOLÁS ANDRÉS

Disertantes

Page 3: Enfermedad de Alzehimer

ENFERMEDAD DE ALZHEIMER

Enfermedad neurodegenerativa que se manifiesta como deterioro cognitivo y

trastornos conductuales. Se caracteriza en su forma típica por una perdida inmediata de la memoria y de otras capacidades mentales, a medida que las células nerviosas mueren y

diferentes zonas del cerebro se atrofian. Incurable y generalmente terminal.

Page 4: Enfermedad de Alzehimer

INTRODUCCION

La enfermedad de Alzheimer es la causa

mas común de demencia en las personas

mayores de 60 años de edad.

Las mutaciones en los genes PS1,PS2 y

APP causa forma autosómica dominante de

Alzheimer familiar (Alzheimer de inicio

temprano)

Page 5: Enfermedad de Alzehimer

El más fuerte factor genético de riesgo es el gen de la ApoE, siendo el alelo Ɛ4 un factor de

riesgo, y Ɛ2 un factor de protección.

El mecanismo que involucra a ApoE dependería de

sus efectos sobre el metabolismo del Amiloide ß.

Varios receptores están implicados: LDLR, LRP1,

ApoER2 y VLDLR, como así también la proteína

Reelina.

Page 6: Enfermedad de Alzehimer

Figura 1. La familia del gen del receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDL). Estos miembros de la familia se caracterizan por uno o más dominios de unión a ligando del factor de crecimiento epidérmico (EGF), un solo dominio transmembrana y una cola citoplásmatica que contiene al menos un motivo NPxY. Este último representa a la vez la señal de endocitosis, así como un sitio de unión para proteínas adaptadoras que unen el receptor a las vías de señalización intracelular.

Page 7: Enfermedad de Alzehimer

PAPEL FISIOPATOLÓGICO DE APOE EN

ALZHEIMER:

ApoE: Glicoproteína de 299 aminoacidos, se expresa en hígado y en SNC, principalmente en astrocitos y microglia.

En el SNC es la apoproteína que mas se produce.

Sus funciones están mediadas por receptor y endocitosis.

Los polimorfismos de un solo nucleótido en clusterina han demostrado ser un factor de riesgo.

Page 8: Enfermedad de Alzehimer

REPRESENTACIÓN DE LA ESTRUCTURA DE APOE: El dominio n-terminal contiene 4-hélices; el sitio

de unión RLDL de alta afinidad también requiere arg172 en la región bisagra que conecta los

dominios n- y c- terminal y dos sitios polimórficos en posición 112 y 158 que distingue las tres

isoformas de apo E . Dominio c-terminal: la región de unión a lípidos (lp); un sitio de union a

heparina (residuos 243-272)

Page 9: Enfermedad de Alzehimer
Page 10: Enfermedad de Alzehimer

GENÉTICA Y CLÍNICA DE LA RELACIÓN

ENTRE APOE Y EA.

Gen apoE Humano : cromosoma 19,

localizado en el extremo 5‘de un agrupamiento

de 50-kb de genes con Apo C-I y Apo C-II.

Cuatro exones y tres intrones. El gen presenta

varios polimorfismos de un solo nucleotido

(SNPs).

Los tres mas comunes conducen a tres

isoformas:

ApoE2: cys 112-cys158

ApoE3: cys112-arg158

ApoE4: arg112-arg158

Page 11: Enfermedad de Alzehimer
Page 12: Enfermedad de Alzehimer

ApoE se colocaliza en placas amiloidessiendo el alelo Ɛ4 un factor de riesgo (un

alelo Ɛ4 aumenta el riesgo en 3 veces, y

dos alelos en 12 veces).

Page 13: Enfermedad de Alzehimer

PAPEL DE APOE EN METABOLISMO DEL Aß

Primero se dijo que ApoE induce un cambio

conformacional patológico en el Aß, siendo

esto demostrado en autopsias.

Ɛ4 se asocia con aumento de las placas

neuríticas.

El efecto de la apoE4 es acelerar el inicio

de la deposicion de Aß en el cerebro.

Page 14: Enfermedad de Alzehimer

Personas ApoE4 (+) de mediana y avanzada edad son mas propensas a tener placas amiloides, mientras que personas ApoE2 (+) rara vez desarrollan Aß.

Las isoformas ApoE difieren en el defecto sobre el tiempo de inicio, cantidad, ubicación y conformación de Aß.

La formación de complejos entre apoE lipidada y Aß sigue el siguiente orden: ApoE2>ApoE3>>ApoE4.

Page 15: Enfermedad de Alzehimer

La alteración del estado de lipidación en el cerebro esta relacionado con efectos de la ApoE sobre la fibrilizaciónde Aß. Esta lipidación esta a cargo de ABC A1.

ApoE también altera el transporte y aclaramientodel Aß soluble en el cerebro.

Las lipoproteínas con ApoEpueden secuestrar Aß y modular su captación, además puede modular la eliminación del mismo a través de la BHE.

ApoE facilita la internalización y la unión de Aß soluble por las células.

Page 16: Enfermedad de Alzehimer

RECEPTORES DE APOE

El efecto de la apoE esta mediado en parte por sus receptores.

Los mecanismos por los cuales estos receptores pueden contribuir a la enfermedad incluyen: Control de la inflamación

Metabolismo del colesterol

Neurogénesis

Generación y trafico de Aß.

Otros: Dendritogénesis, función del receptor de glutamato y plasticidad sináptica.

Page 17: Enfermedad de Alzehimer

BASES MOLECULARES EN LA

SEÑALIZACIÓN

Receptores ApoE contienen solo colas

citoplasmáticas cortas, pero tienen

una secuencia corta conservada

como el motivo NPxY. Estos

receptores pueden funcionar como

correceptores para proteínas de

señalización, entre ellos para el

receptor NMDA.

ApoER2 y VLDLR no necesitan asociarse para

provocar una señal, ambos se unen a la proteína de

señalización Reelina.

Page 18: Enfermedad de Alzehimer

La señalizacion por Reelina es esencial para

el desarrollo normal del cerebro y para

regular la migración y posicionamiento de

cuerpos celulares en la corteza cerebral.

Page 19: Enfermedad de Alzehimer

REGULACION DE LA FOSFORILACION DE

TAU Altos niveles de

fosforilación de Tau conducen a grados variables de disfunción cerebral, comprometiendo la estabilidad de los microtúbulos de la neurona.

Varios resultados suman a la implicancia de los receptores de apoE y su interacción con Aß y Tau en la patogénesis de esta enfermedad.

Page 20: Enfermedad de Alzehimer

NEUROTRANSMISIÓN GLUTAMAERGICA Y

PLASTICIDAD SINÁPTICA

Reelina modula la movilidad y residencia de las subunidades NR2B de los receptores NMDA.

El aumento de plasticidad sinaptica esta mediado por Reelina que tiene un efecto sobre el trafico del receptor AMPA y a su vez en la actividad sináptica de estos receptores.

Page 21: Enfermedad de Alzehimer

Oligomeros del Aß induce supresión sináptica.

Reelina activa la señalización por Src tirosina quinasa.

Esta función es interferida por ApoE4.

Los niveles de reelina disminuyen en cerebros de pacientes con Alzheimer.

Page 22: Enfermedad de Alzehimer

RECEPTORES APOE Y PROTECCION

ApoER2 y LRP1 están implicados en la protección contra la perdida de neuronas y dendritas.

Esta neuroproteccion se debe a la fosforilación de la proteína vinculada al elemento de respuesta por AMP cíclico (CREB).

Reelina promueve fuertemente esta fosforilación requiriendo el receptor NMDA. Esto es impedido por la ApoE4.

Page 23: Enfermedad de Alzehimer

EFECTOS DE LRP1 SOBRE EL

METABOLISMO DE Aß, APOE Y APP

El aumento de la endocitosis de APP conduce a mayor produccion de Aß.

Varios receptores ApoE interactuan con APP como por ejemplo LRP1 en sus motivos NPxY, esta interaccion acelera el procesamiento del Aß.

ApoER2 aumenta o disminuye la produccion de Aß según las condiciones extracelulares.

Page 24: Enfermedad de Alzehimer

Aclaramiento de Aß desparejo es un acontecimiento patogenico. Hay 2 vias para el aclaramiento del Aß: mediada por receptor o mediada por endopeptidasas. En el primer caso esta mediada por LRP1, LDLR y VLDLR.

El mejor caracterizado es el LRP1 el cual casi siempre esta presente en placas amiloides. Disminuir su expresión lleva al deterioro en aclaramiento de Aß.

Page 25: Enfermedad de Alzehimer

LRP1 se une al Aß directamente o a través

de la ApoE en su dominio carboxiterminal,

siendo la ApoE3 la que se une con mayor

afinidad. Esta union esta influenciada por la

lipidacion de apoE.

LDLR también esta implicado y el aumento

de su expresión podría ser una estrategia

terapéutica.

Page 26: Enfermedad de Alzehimer

Figura 4: Modelo de transporte de apoE mediado por receptores LRP1/LDLR.

Los ligandos se entregan a los cuerpos multivesiculares en los endosomas y

finalmente a los lisosomas para su almacenamiento o reutilización.. Según las

condiciones pueden formarse agregados de Amiloide beta intracelulares.

Page 27: Enfermedad de Alzehimer

DIFERENCIAS ENTRE LRP1 Y LDLR

Ambos juegan un papel en el metabolismo de ApoE. LRP1 se expresa mas en neuronas, y LDLR más en celulas gliales.

ApoE secretada por los astrocitostienen mas afinidad por LDLR, y HDLs de LCR se unen mas al LRP1.

Estas diferencias están influenciadas por la conformación y lipidacion.

LPR1 sirve como sensor de colesterol mediando en el transporte de otros lipidos como los sulfatidos (marcadores del Alzheimer).

Page 28: Enfermedad de Alzehimer

Resumiendo un poco…

Page 29: Enfermedad de Alzehimer

DIAGNOSTICO MOLECULAR

BASADO EN APOE Y SU GEN

Page 30: Enfermedad de Alzehimer

DIAGNOSTICO MOLECULAR:

ISOELECTROENFOQUE

Podemos separar

las isoformas en

base al punto

isoelectrico en

solución de

anfolitos según el

pH.

Page 31: Enfermedad de Alzehimer

DIAGNOSTICO MOLECULAR: ARMS PCR

ARMS-PCR: Amplification Refractory

mutation sistem.

Es una técnica útil para la detección de

mutaciones puntuales, deleciones,

inserciones y polimorfismos entre otros.

Permite la amplificación de alelos

específicos usando cebadores especiales

que solo hibridan con el alelo deseado.

Page 32: Enfermedad de Alzehimer

Comprende dos reacciones de PCR y TRES

cebadores, ambas contienen un cebador

común, y otros dos cebadores alelo

específicos: uno para el alelo normal y otro

para el mutado.

Page 33: Enfermedad de Alzehimer

Para incrementar la especificidad de los

cebadores se introduce un cambio de base

adicional en el 2° o 4° nucleótido del extremo

3´.

Page 34: Enfermedad de Alzehimer

Ventajas:

No es radiactivo y es bastante rápido,

sencillo, exacto.

Desventaja:

Solo permite detectar mutaciones puntuales

conocidas.

Page 35: Enfermedad de Alzehimer

Secuencia

del gen

APOE

HUMANO

en Gen

Bank

Diseño de

PRIMERS

Page 36: Enfermedad de Alzehimer

PROTOCOLO

Consideraciones importantes:

Hay un control (+) interno

Cada muestra debe procesarse por duplicado (se hace una Mix para dos cebadores ARMS Cys y la otra para dos cebadores ARMS Arg).

Las variables de la PCR deben ser aún más controladas hasta poner a punto la técnica, debido a que trabajamos con varios primers: Secuencia de primers y sus concentraciones

Mg2+, dNTPs

ADN Molde y secuencia de interés

Tiempos de extension y de anneling. Tº de anneling

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RESULTADOS

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PERSPECTIVAS

Conseguir un tratamiento efectivo y una forma rápida de pronosticar y prevenir el Alzheimer es todavía una utopía, más aún por lo complicado de su génesis y su estudio solamente en ratones y autopsias; pero con los constantes avances y la integración Investigación- Mejora de la calidad de vida, seguramente en un futuro muchos aspectos claves de la terapéutica podrán ser abordados y resueltos.

ANIMO!

Page 40: Enfermedad de Alzehimer

MUCHAS GRACIAS!

-La calidad nunca es un accidente;

siempre es el resultado de un esfuerzo de la inteligencia.-