Facultad medicina humanaEscuela acadmica profesional tecnologa mdicaSEMESTRE IPRIONES

CURSO:BIOLOGADOCENTE:GIANCARLO TORRES GAMARRA

ESTUDIANTE:ARIAS AYALA JOSE GALVAN CRISOSTOMO GIANCARLOHORMAZA CACERES KEVIN BRIAN

NOVIEMBRE - 2013 - IIHUANCAYO PILCOMAYO

DEDICATORIA:EL Presente trabajo est dedicado a nuestros padres; que cada da lo dan todo por forjarnos un mejor futuro, haciendo un esfuerzo por apoyarnos de la mejor manera posible, dejando en ello su tiempo y poniendo sus esperanzas en nosotros.

INDICE:

INTRODUCCINCAPITULO 11.1 HISTORIA Y ESTRUCTURA1.1.1 Resea historia1.1.2 Estructura primaria de la PrP1.1.3 Morfologa estructural de la PrP

CAPITULO 22.1 LOCALIZACION, EXPRECION Y TEORIAS DEL CAMBIO CONFORMACIONAL2.1.1 Localizacin y expresin de la PrP2.1.2 Potenciales funciones de la PrPC2.1.3 Teoras del cambio conformacional de los priones2.1.3.1 Desestabilizacin de la PrPC debida a mutaciones del gen PRNP2.1.3.2 Interacciones moleculares entre PrPC y PrPSc2.1.3.3 Procesos postraduccionales2.1.3.4 Glicosilacin de la PrPC2.1.3.5 Intermediario de plegado de la PrP2.1.4 Rol de la hlice 1 en la patognesisCAPITULO 33.1 ENFERMEDADES CAUSADAS POR PRIONES3.1.1 Historia3.2 Etiologa Y Caracterizacin De Las Enfermedades Por Priones3.3 Neuroinvasin3.4 Clasificacin De Las Enfermedades Prinicas Humanas3.4.1 Enfermedad De Creutzfeldt-Jakob3.4.1.1 Epidemiologa3.4.1.2 Caractersticas Clnicas3.4.1.3 Nueva Variante De La Enfermedad De Creutzfeldt-Jakob3.4.1.4 Neuropatologa3.4.2 Enfermedad De Gertsmann Straussler Scheinker3.4.3 Kuru3.4.4 Insomnio Familiar Fatal (Iff)3.5 Similitud Con Otras Enfermedades Neurodegenerativas:3.6 Tratamiento

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIAANEXOS

INTRODUCCIN

Existe un grupo de enfermedades degenerativas del sistema nervioso central (SNC), que afectan al ser humano y a algunos animales, que poseen carcter transmisible y que se manifiestan mediante diversas formas clnicas. Desde el punto de vista patolgico, se caracterizan por presentar astrocitosis reactiva, lesiones vacuolizantes (espongiformes) y depsitos amiloideos, en ausencia de reaccin inflamatoria; entre su sintomatologa se incluyen ataxia, temblor generalizado, alteraciones de la memoria, prdida de coordinacin, detrimento de las habilidades cognitivas, disfuncin motora, demencia progresiva e, infaliblemente, la muerte. En conjunto, dichas cuadros patolgicos se conocen bajo el nombre de enfermedades neurodegenerativas transmisibles, encefalopatas espongiformes transmisibles (EETs), o simplemente enfermedades causadas por priones o prionopatas (EPRs). En el ser humano, las ms destacadas son el kuru, la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ), el insomnio familiar fatal (IFF), la angiopata amiloide cerebral causada por priones (AAC-PRP) y el sndrome de Gerstmann-Strussler-Scheinker (GSS), y en animales, la encefalopata espongiforme bovina (EEB, conocida vulgarmente como mal de la vaca loca) y el scrapie (o prurito lumbar) en ovinos, siendo esta ltima la enfermedad en la que se han centrado la mayor parte de los estudios experimentales. A pesar de su capacidad de transmisin, no se ha demostrado convincentemente que estas patologas estn causadas por ningn agente microbiano convencional, y se supone que son ocasionadas por una protena denominada prin (Prusiner, 1991 y 1995). Un prin se define como un agente patgeno infeccioso de estructura estrictamente proteica, resistente a los procedimientos que modifican o hidrolizan los cidos nucleicos (Tyler et al, 1995). El trmino fue introducido por Prusiner en 1982, con el propsito de destacar que se trata de agentes distintos de virus y viroides. Justamente, la palabra prin resulta ser el apcope de la expresin proteinaceous infectious particles del ingls: partcula proteica infecciosa- (Prusiner, 1987). Resultan sorprendentes dos hechos relacionados con estos procesos patolgicos: en primer lugar, que el agente causal de la enfermedad sea una protena transmisible que se multiplica en el husped y que no se halla asociada a cidos nucleicos, por lo que no parece un componente estructural o enzimtico de un microorganismo o agente biolgico convencional (virus, viroide u otro), y en segundo lugar, aparentemente, en contradiccin con el anterior, algunas de las enfermedades englobadas en esta clasificacin pueden presentarse de tres modos distintos: espordicamente, por infeccin exgena o como una enfermedad familiar (gentica, heredable), siendo todas las formas transmisibles experimentalmente.Sin embargo, ambos hechos podran tener una explicacin comn. Las clulas del ser humano y de los animales producen en condiciones fisiolgicas una protena normal de elevada homologa en todas las especies estudiadas, de 253-254 aminocidos (33-35 kDa de masa); esta protena se ha denominado PrP (protena del prin). Si bien se desconoce su funcin fisiolgica, se ha postulado que podra estar relacionada con el desarrollo neuronal, dado que su expresin es ms abundante en las clulas del SNC que en otros tejidos. No obstante, animales transgnicos en los que se ha suprimido el gen que la codifica presentan un desarrollo normal. La protena, tambin denominada PrPC (c por celular), es procesada y exportada a la superficie celular, donde se une a un residuo de fosfatidilinositol glucosilado (GPI). Posteriormente, la protena podra ser endocitada en vacuolas citoplsmicas y ser catabolizada o bien regenerada, volviendo a la superficie. En las preparaciones del tejido cerebral de los animales con scrapie se detect una protena con caractersticas fisicoqumicas diferentes a la PrPC, ya que era resistente a las proteasas y a otras sustancias con actividad proteoltica (Bolton et al, 1982; McKinley et al 1983) y capaz de formar agregados y depsitos fibrilares (Prusiner et al, 1983; Merz et al, 1981). Presentaba la misma secuencia de aminocidos que la PrP normal (PrPC), pero haba sufrido un cambio conformacional (de plegamiento) que podra justificar las diferencias con aquel, y se la denomin PrPSc (sc por scrapie). En las dems enfermedades degenerativas transmisibles se han hallado protenas con estas caractersticas: igualdad de secuencia y cambio conformacional respecto a la PrPC se han denominado segn la enfermedad PrPECJ, PrPGSS y otras, pero algunos autores, dada la homologa de la secuencia primaria entre todas ellas, las denominan colectivamente PrPSc. Esta protena constituira el prin. Adems de las evidencias epidemiolgicas, estas enfermedades (humanas y animales) se han podido transmitir a animales de experimentacin, inicialmente ovejas y cabras. La posibilidad de transmitir el scrapie a pequeos roedores de laboratorio y reducir el tiempo de incubacin de la enfermedad facilit el anlisis emprico de estos procesos (Kimberlin et al, 1977) y la obtencin de cantidades sustanciales de protena altamente purificada, y se observ que la protena depositada intracelularmente es la PrP 27-30 (27-30 kDa), que es un fragmento (proteasa resistente con 67 aminocidos menos) de la PrPSc (de 33-35 kDa). La PrP 27-30 sera un catabolito de la PrPSc; ambas son capaces de transmitir y reproducir la enfermedad (Pablos-Mndez et al, 1993). Como se ha sealado, no existen diferencias en la secuencia de aminocidos entre la PrPC y la PrPSc de una misma especie animal (y escasa diferencia interespecfica; aproximadamente 5-30 aminocidos), ni tampoco se han detectado diferencias en la organizacin del gen en animales sanos o enfermos, lo que implicara que la diferencia entre ambas no es una mutacin, sino un plegamiento diferente de la protena elaborada (Oesch et al, 1985).En el presente trabajo, se discutirn los puntos de mayor relevancia concernientes a la protena prin humana, en cuanto a su estructura, composicin, localizacin y posibles funciones, con la finalidad de confluir en la problemtica del plegado proteico y su impacto en el desarrollo de patologas neurodegenerativas asociadas al cambio conformacional de la protena en cuestin. Para ello, se recabar informacin bibliogrfica en la cual se discuta en profundidad cuestiones biofsicas inherentes a la PrP, de modo de fundamentar nuestras observaciones en base al estudio minucioso y experimental de la bioqumica de esta macromolcula.

CAPITULO 1

1.1 HISTORIA Y ESTRUCTURA

1.1.1 Resea historiaA mediados del siglo XVIII, se manifestaron las primeras referencias de enfermedades espongiformes transmisibles, cuando ganaderos europeos describieron una enfermedad neurodegenerativa letal que afectaba a ovejas y cabras, la cual fue denominada tembladera (en ingls, scrapie). El cerebro de estos animales presentaba un aspecto de "esponja", del cual deriva el trmino "espongiforme". Recin a principios del siglo XX, se detallaron los primeros casos de encefalopata espongiforme en humanos, padecimiento que fue bautizado como enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. Posteriormente, se demostr que estas enfermedades eran transmisibles. El descubrimiento del agente patgeno fue atribuido a Stanley Prusiner en 1982, quien demostr que se trataba de partculas puramente proteicas, libres de cidos nucleicos, y design al agente infeccioso con el nombre de prin. Gracias a este descubrimiento, le fue otorgado el Premio Nobel de Fisiologa o Medicina, en 1997. Aunque la naturaleza del agente infeccioso an era una incgnita, Prusiner someti los priones a distintos tratamientos con el fin de alterar las protenas, de modo tal de perturbar su capacidad infecciosa. Observ que perdan infectividad una vez tratados con fenol (agente desnaturalizante de protenas, pero no de cidos nucleicos), aunque eran resistentes a algunos de los procesos de degradacin proteica, en particular, al tratamiento con proteasas. Sin embargo, si los someta a la accin de enzimas que atacaban a los cidos nucleicos (ADN y ARN nucleasas), radiacin UV o a la modificacin con hidroxilamina, las partculas no perdan infectividad. Estos estudios llevaron a concluir que los priones eran partculas patgenas de naturaleza proteica y sin asociacin a cidos nucleicos (Prusiner, 1982). Este investigador consigui, ms adelante, infectar ratones con el prin de la tembladera, logrando un modo para reproducirlos, aislarlos y estudiarlos ms a fondo (Prusiner, 1984).

1.1.2 Estructura primaria de la PrPLa protena prin celular humana (hPrPC o simplemente PrPC) consta de 253 aminocidos y, mediante secuenciacin proteica y espectrofotometra de masas, se ha establecido que la PrPSc tambin contiene la misma cantidad de residuos, idnticos a los que se deduce de la secuencia del gen que codifica para la protena prin normal. Ambas isoformas son codificadas por un nico gen llamado PRNP, que en el ser humano se localiza en el brazo corto del cromosoma 20 (Caughey et al, 1988; Chesebro et al, 1985; Oesch et al, 1985). Este gen est presente en mamferos, aves e incluso en los reptiles y la secuencia de aminocidos para la cual codifica ha mantenido gran homologa en la escala filogentica. PrPC y PrPSc poseen un peso molecular aparente de 33-35 kDa en geles de SDS poliacrilamida. Despus del tratamiento con protenasa K (serin hidrolasa de amplio espectro para la digestin general de protenas en muestras biolgicas), PrPSc se acorta a un tamao de 27-30 kDa, en tanto que PrPC desaparece como consecuencia de la digestin.La PrPC es sintetizada en los ribosomas del retculo endoplsmico (RE) y es translocada de manera cotraduccional al interior de esta organela, debido a la accin de una secuencia seal constituida por los primeros 22 aminocidos del extremo amino terminal (N-terminal) de la protena (Hlscher et al, 2001). Una vez dentro del RE, la secuencia seal (residuos 1-22) es escindida en forma proteoltica, como parte del procesamiento postraduccional normal al cual es sometido la protena. De igual forma, ocurre la eliminacin de 22 aminocidos de su extremo carboxilo terminal (Cterminal). Luego del procesamiento de los fragmentos N- y C- terminales, tanto PrPC como PrPSc poseen un total de 209 residuos. El dominio C-terminal, un segmento altamente hidrofbico, contiene una seal para la incorporacin de una o dos cadenas de oligosacridos conocidas como glicosilfosfatidilinositol (GPI), probablemente en la serina nmero 231 (Prusiner, 1982, 1984, 1995, 1998; Coria, 2002). El GPI se une covalentemente a los lpidos de la membrana plasmtica de las clulas, de manera que la protena queda expuesta al medio extracelular. Cerca del extremo N-terminal, se localiza una regin que contiene de 5 a 6 repeticiones en tandem del octapptido PHGG(G/S)WGQ (entre los residuos 60 y 93), rico en aminocidos prolina y glicina. Adems, posee una secuencia homloga que ha perdido un residuo de histidina (PQGGGGWGQ, entre los residuos 52 y 60). Este dominio, junto con dos residuos de histidina en las posiciones 96 y 111, constituye un sitio de unin de Cu2+. Por otra parte, el dominio N-terminal posee adems una secuencia palindrmicas, AGAAAAGA, que podra estar involucrada en la fribrillognesis (Jobling et al, 1999). Continuando con el anlisis de la secuencia aminoacdica, luego de las repeticiones octapeptdicas, la PrP posee un segmento central, altamente conservado, rico en aminocidos hidrofbicos (aminocidos 110/113 a 128). Esta secuencia constituye un dominio transmembrana. La PrPC muestra dos sitios susceptibles de glicosilacin. Como se analizar posteriormente, este evento postraduccional se produce particularmente en forma de N-glicosilacin, en las asparaginas 181 y 197. Por ltimo, cabe destacar la formacin de un nico puente disulfuro entre los residuos de cistena 179 y 214.

1.1.3 Morfologa estructural de la PrPEn condiciones normales, la molcula de PrPC adopta una disposicin enmadejada, plegada en mltiples hlices (espirales o cilndricas) denominadas hlices-. Dado que no ha sido posible producir cristales de la protena prinica, la estructura tridimensional de la PrPC se ha estudiado principalmente por resonancia magntica nuclear (RMN). Estos estudios sealan que la hPrPC posee un dominio desestructurado N-terminal, que involucra por los residuos 23-119, y un dominio globular C-terminal, que se extiende desde el aminocido 125 hasta el 231. Este ltimo dominio presenta tres estructuras -hlice en los residuos 143-153, 171-192 y 199-226 (H1, H2 y H3, respectivamente), y dos lminas -plegada antiparalelas localizadas en los residuos 128-131 y 160-163 (S1 y S2, respectivamente) (James et al, 1997; Riek et al, 1997). Adems, puede ser dividido en dos subdominios: un subdominio largo en forma de hebilla (hairpin), constituido por la H1 y las lminas antiparalelas, y un subdominio puramente alfa helicoidal, que contiene las estructuras H2 y H3 (Jamin et al, 2002). Asimismo, dentro de este dominio C-terminal, se han localizado tres regiones de irregularidad estructural: la primera consta de un asa compuesta por los aminocidos 167-171, la segunda comprende a los aminocidos 187-194 y la tercera, a los residuos 219-228.Por otra parte, estudios de un PrP sinttico han demostrado la existencia de una regin adicional que no se dispone en hlice-, la cual est comprendida por los residuos 90-145. Dentro de esta secuencia, los aminocidos 113-128 estn muy conservados, y como ya se ha mencionado, corresponden a una regin transmembrana.PrPC y PrPSc han podido ser diferenciadas experimentalmente gracias a que ambas isoformas difieren notablemente en sus propiedades fisiolgicas y conformacionales. Estudios de dicrosmo circular (CD) en el UV lejano, han permitido determinar la composicin en cuanto al contenido de estructura secundaria presente en cada una variantes, permitiendo su fcil diferenciacin: PrPC est compuesta por un 42% de estructuras -hlices y un 3% de lminas -plegada, mientras que PrPSc est formada por un 43% de hojas -plegada y 30% de hlices . La Figura 1 muestra los espectros caractersticos de CD en el UV lejano para las isoformas evaluadas.

Figura 1. Espectros de CD en el UV lejano caractersticos de PrPC y PrPSc. El espectro de lnea llena corresponde a la isoforma normal caracterizada por un alto contenido de a -hlices. Se observan las bandas tpicas de este tipo de estructura secundaria: bandas negativas a 208 y 222 nm y banda positiva a 190 nm. El espectro de lnea punteada correponde a la isoforma scrapie caracterizada por un alto contenido de hojas-b. Se observan las bandas tpicas de lminas beta: banda negativa a 215-218 nm y banda positiva en torno a los 195 nm. Adaptado de Baskakov et al, 2004.

Figura 2. Modelos postulados para la estructura terciaria de PrPC y PrPSc. [A]: Estructura tridimensional de la PrPC. N-t: extremo amino terminal; C-t: extremo carboxilo terminal; H1, H2 y H3: regiones de estructura secundaria en a - hlice; S1 y S2: hojas b antiparalelas 1 y 2. Propuesto por Huang et al, 1994. [B]: Modelo tridimensional de la PrPSc, propuesto por Huang et al, 1996. Adaptado de Prusiner, 1996.

La Figura 2 muestra las estructuras tridimensionales propuestas para las isoformas anteriormente mencionadas. En la Tabla 1 se apuntan las diferencias ms significativas existentes entre ambas.

CAPITULO 2

2.1 LOCALIZACION, EXPRECION Y TEORIAS DEL CAMBIO CONFORMACIONAL

2.1.1 Localizacin y expresin de la PrPLa PrPC puede hallarse anclada a las membranas plasmticas celulares, habindose reportado la mayor concentracin en las neuronas, particularmente en las membranas pre y post-sinpticas, lo que sugiere que posee importancia en el funcionamiento de stas (Brown, 2001). Tambin se ha encontrado en las clulas dendrticas, en las uniones neuromusculares, en varios tejidos perifricos y en los leucocitos (Brown et al, 1997). En el cerebro de ratones y embriones de pollo, el mRNA de la PrP se detecta al comienzo de la embriognesis, incrementndose sus niveles en dichas localizaciones a medida que tiene lugar el desarrollo embrionario. En el sistema nervioso central (SNC) de animales adultos, la PrP y su mRNA estn ampliamente distribuidos, aunque se concentran particularmente en la regin neocortical y el hipocampo, en las clulas de Purkinje del cerebelo y en las neuronas motoras espinales (Rodriguez Ferri, 2001). Por otra parte, estudios recientes han demostrado que esta isoforma normal de la PrP se expresa considerablemente en las clulas del epitelio intestinal, distribuyndose predominantemente sobre la membrana apical de este tipo celular. Esto permitira explicar cmo, durante la ingestin oral, la PrPSc exgena es capaz de propagarse desde el tracto gastrointestinal al sistema nervioso, debido a su interaccin y posterior conversin de la PrPC del epitelio del husped (De Keukeleire et al, 2007).Por su parte, la PrPSc, puede localizarse dentro de la clula, en estructuras del sistema endoctico, y extracelularmente, formando placas amiloides. Segn se desprende del uso de ratones transgnicos, esta isoforma se localiza en el cerebro, principalmente en el interior de las neuronas. Adems, puede presentarse en tejido nervioso, muscular y en clulas del sistema inmunitario (Horiuchi et al, 2004). Por otra parte, mediante estudios de inmunofluorescencia efectuados sobre cultivos de clulas infectadas, se ha verificado cierta acumulacin de la isoforma en el aparato de Golgi. Tambin se ha localizado PrPSc a nivel endosmico y lisosmico. Otra tcnica aplicada al estudio del prin scrapie (tanto de origen infeccioso como mutante), es la tincin inmune con oro en la superficie celular.

2.1.2 Potenciales funciones de la PrPCActualmente, las funciones biolgicas de PrPC son poco claras. Sin embargo, dado que su secuencia aminoacdica es altamente conservada entre especies, se sugiere que posee especial importancia en procesos fisiolgicos. Como ya se ha mencionado, sta protena liga iones de cobre, lo cual estimula la endocitosis de la PrPC desde la superficie celular de manera rpida e irreversible (Quaglio et al, 2001). Esto indicara la posibilidad de que esta protena funcione como receptor celular de Cu2+, asignndole un papel activo en la homeostasis de este catin implicado en procesos de xido reduccin (Brown et al, 2001).Adems, se ha propuesto que la funcin de PrPC es suavizar las respuestas de las neuronas para evitar el dao que les causara estar activas demasiado tiempo. Es decir, acta como transductor de seales intracelulares para la proteccin de las clulas nerviosas. De este modo, tanto la falta de estas protenas como su funcionamiento incorrecto, causaran la prdida de dicha funcin protectora. Esto ltimo constituira parte del motivo por el cual, en prionopatas, las neuronas de los pacientes mueren. Y con ellas, los propios enfermos (Martins et al, 2002).Otros estudios relacionan la PrPC con la sealizacin en la superficie celular o con mecanismos de adhesin clula-matriz extracelular, debido a su unin a la membrana plasmtica a travs del GPI, anteriormente mencionada. Tambin se la ha relacionado con la posibilidad de que est involucrada en el fenmeno de potenciacin a largo plazo y en procesos fisiolgicos del sueo (Martins et al, 2002). Asimismo, se sabe que PrPC es capaz de unirse a la protena precursora al receptor de laminina (LPR), glicoprotena estructural ms abundante en la membrana basal (Rieger et al, 1999).

2.1.3 Teoras del cambio conformacional de los prionesTal como ya se ha mencionado, el evento cardinal y factiblemente causal de las EPRs es el cambio de la conformacin de la PrPC a la de la protena prin anmala o scrapie PrPSc, por lo que, actualmente, la mayora de las investigaciones sobre la etiologa de las EPRs se han encaminado en la elucidacin de este fenmeno. La conversin de PrPC en PrPSc resulta ser un evento postraduccional que ocurre una vez que la protena normal PrPC ha alcanzado su localizacin en el dominio extracelular de las membranas neuronales, o inclusive, ms tarde, durante el transporte vesicular de la PrP al interior de la neurona (Weissmann et al, 1999). Debido a la existencia de diversos mecanismos de adquisicin de las EPRs hereditario, espordico e infeccioso- se han propuesto varias teoras que pretenden explicar el cambio conformacional, las cuales se mencionan a continuacin.

2.1.3.1 Desestabilizacin de la PrPC debida a mutaciones del gen PRNPLas variantes hereditarias de las EPRs son causadas por mutaciones puntuales del gen PRNP, las cuales se manifiestan en la sustitucin de un residuo aminoacdico por otro en la protena madura (Cohen et al, 1999) o por la insercin de repeticiones octapeptcicas (Fernandez-Escamilla et al, 2004). Adems, se ha propuesto que la localizacin de aminocidos incorrectos, especialmente en los dominios -hlice, desestabilizara la estructura terciaria de la PrPC, acrecentando la posibilidad de que la hlice afectada y sus vecinas se replieguen dando origen a nuevas estructuras en lmina -plegada, inexistentes en la forma normal (Prusiner et al, 1982). Hasta la fecha, si bien se han caracterizado alrededor de 30 mutaciones en familias con EPRs, nicamente el 10% de los casos reportados son de origen hereditario, por lo que la mayora se consideran ocasionales o de naturaleza infecciosa, y adems, no evidencian ningn tipo de mutacin en el gen, ni modificaciones en la secuencia de aminocidos de la protena (Prusiner et al, 1982). Debido a lo anteriormente postulado, esta teora no resultara estar lo suficientemente argumentada como para explicar el cambio conformacional del 90% de los casos restantes (Liemann et al, 1999). Para probar la validez de esta teora en las EPRs hereditarias, se ha estudiado la estabilidad termodinmica de ocho diferentes PrPC cuya secuencia difiere nicamente en un aminocido. Si bien se ha demostrado que estas mutaciones puntuales estn asociadas a EPRs, ningn cambio aminoacdico causa la inestabilidad suficiente para provocar el cambio de conformacin caracterstico de la PrPSc, por lo que se sugiere que la desestabilizacin de la PrPC no es el mecanismo causal de la formacin de la isoforma patolgica en las variantes hereditarias (Liemann et al, 1999).

2.1.3.2 Interacciones moleculares entre PrPC y PrPScEsta teora supone dos modelos posibles: En primer lugar, el denominado Modelo de Nucleacin, postula que la isoforma normal PrPC se encuentra en equilibrio conformacional con la isoforma patolgica PrPSc, o bien, con un precursor de sta. En este sentido, si bien la estructura de PrPC sera la favorecida, el cambio conformacional constituira un proceso estocstico que tendra su origen cuando unas cuantas molculas de conformacin anormal actan como una semilla o ncleo capaz de inducir un cambio masivo sobre molculas normales, convirtindolas en molculas con la conformacin anmala (Aranda et al, 1992) y es el resultado de interacciones directas entre la PrPC y la PrPSc (Prusiner et al, 1995) (Figura 9A). Una vez que se inicia la transformacin, sta se propaga como una reaccin en cadena, y debido a la insolubilidad que caracteriza a las molculas de PrPSc, stas se depositan en el citoplasma neuronal, formando extensos agregados y causando efectos citotxicos (Pan et al, 1993). Por otro lado, un segundo modelo conocido como Modelo de Plegamiento, plantea que la conversin de la PrPC requiere que sta se encuentre desplegada y que se vuelva a plegar de manera anormal, bajo la influencia de una molcula de PrPSc (Georgieva et al, 2004) (Figura 3). Este proceso involucrara atravesar una barrera energtica muy grande (Weissmann et al, 1999). La presencia de la PrPSc que iniciara este proceso estara adjudicada a una infeccin o a la transformacin ocasional de molculas PrPC (Satheeshkumar, 2004). Este modelo ha sido sustentado en estudios in vitro en los cuales se ha reportado que la PrPC, conformada mayoritariamente por estructuras -hlice, es capaz de modificar espontneamente su conformacin hacia estructuras -plegada, que constituyen la PrPSc.

Figura 3. Esquema de las dos teoras que postulan que las interacciones moleculares entre PrPC y PrPSc son la base del cambio conformacional de los priones. [A]: Modelo de nucleacin; [B]: Modelo de plegamiento. Modificado de Masters and Beyreuther, 1997.Como implicacin inmediata de estos dos modelos del cambio conformacional, se intuye que es necesaria la presencia de la PrPC en el husped para que pueda ser establecida una infeccin. Esto fue corroborado por Prusiner en 1982, al demostrar la resistencia de ratones con el gen PRNP suprimido, y que por lo tanto, no producan PrPSc al ser infectados por scrapie (Prusiner et al, 1992).

2.1.3.3 Procesos postraduccionalesDado que no se han encontrado diferencias qumicas entre la PrPC y la PrPSc, se presume la existencia de otros fenmenos implicados en el cambio conformacional y en la agregacin de la PrP. Esto permite explicar el carcter patolgico de las prionopatas a travs de las modificaciones postraduccionales de la PrP. Una protena no es biolgicamente activa hasta que adquiere la conformacin plegada nativa, determinada por su secuencia de aminocidos. La cadena polipeptdica adopta de forma espontnea dicha conformacin cotraduccional o postraduccionalmente -durante o despus de su sntesis-. De este modo, el mensaje gentico lineal del que esportador el ARN mensajero, se convierte en una estructura tridimensional especfica del nuevo polipptido sintetizado. Sin embargo, en muchos casos, se requiere que la cadena polipeptdica -recin sintetizada- experimente una modificacin postraduccional. De este modo, la protena adopta su conformacin nativa respectiva. A estos cambios, se les denomina modificaciones postraduccionales y dependen de la naturaleza de la protena. Uno de los mecanismos postraduccionales de mayor importancia en la fisiopatognesis de las EPRs es la glicosilacin.

2.1.3.4 Glicosilacin de la PrPCLa glicosilacin consiste en la formacin de un enlace glicosdico, catalizada enzimticamente, entre un oligosacrido y protenas o lpidos. Las protenas glicosiladas o glicoprotenas poseen funciones importantes en membranas, lisosomas y en el espacio extracelular, participando principalmente como molculas de reconocimiento celular. En contraste, pocas protenas citoslicas se encuentran glicosiladas. Las glicoprotenas contienen una o ms cadenas de carbohidratos, que pueden clasificarse de acuerdo al aminocido al que se une el azcar: de tipo Nglicosdico, si se enlaza sobre una asparagina (Asn) o de tipo O-glicosdico, cuando la transferencia afecta un residuo de serina (Ser) o treonina (Thr). La PrPC posee dos sitios propicios para la N-glicosilacin, en los residuos de asparagina 181 y 197. Estos sitios pueden ser glicosilados en forma variable, dando origen a cuatro glicoformas de dicha protena. Una de estas formas est doblemente glicosilada, dos son monoglicosiladas y una no se encuentra glicosilada (Clausen et al, 1996). Los oligosacridos unidos a la PrPC establecen formas ortogonales, con carga negativa. stos cubren a la protena impidiendo, por efecto estrico, interacciones intra o intermoleculares. El hecho que la PrP contenga tal variedad de complejos oligosacardicos, sugiere que se modifican las propiedades que distinguen entre la PrPC y PrPSc. Sin embargo, clulas tratadas con un inhibidor de la glicosilacin, como la tunicamicina, produjeron especies simples de la PrP no glicosiladas, pero resistentes a proteasas. En este experimento se concluy que la N-glicosilacin no es esencial para la sntesis de la PrP resistente a proteasas. Sin embargo, no hay evidencia de que las molculas de PrPSc no glicosiladas se asocien a la infectividad en las enfermedades por priones. Hasta el momento se ha sugerido que las modificaciones postraduccionales que pudieran dar lugar al cambio conformacional de PrPC a PrPSc son producto de la N-glicosilacin (Chen et al, 2002). La O-glicosilacin no ha sido tomada en cuenta para explicar la trasformacin de la PrP, ya que en las fracciones aisladas, tanto de PrPC como de PrPSc, no se han encontrado este tipo de cadenas de carbohidratos. No obstante, dada la dificultad para purificar fracciones de ambas isoformas y por la degradacin, es factible suponer que los carbohidratos Oglicosilados pudieran estar presentes en la protena prin y que no hayan sido detectados (Rudd et al, 2001).

2.1.3.5 Intermediario de plegado de la PrPSe ha demostrado experimentalmente la existencia de poblaciones de intermediarios cinticos durante el plegado de la protena prin humana (Apetri y Surewicz, 2002). Estas especies representaran un precursor monomrico crucial en la conversin de la conformacin normal a la isoforma patognica PrPSc. Los estudios se han centrado en el plegado de una protena recombinante correspondiente al fragmento 90-231 de la PrP. Esta regin es de especial importancia dado que posee todos los elementos de la secuencia resistente a proteinasa hallada en la isoforma patognica, contiene todas las mutacin puntuales asociadas a desordenes prinicos familiares y es suficiente para la propagacin de la enfermedad. Dado que la fluorescencia de un nico Trp nativo, ubicado en la posicin 99, vara poco con el desplegado de la protena, se han estudiado variantes de la PrP portando Trp en el dominio plegado C-terminal. Esto fue posible mediante la sustitucin de Trp99 por Phe y de Phe o Tyr en diferentes posiciones por Trp y estudios de folding y unfolding por stopped-flow. En particular, el anlisis de los grficos de Chevron de dos mutantes, Y218W y F175W, a pH neutro y cido (Figuras 4A, C y E), muestra que los datos experimentales no pueden ajustarse a una transicin en dos estados, dado que el comportamiento del logaritmo de la constante de velocidad de replegado versus concentracin de desnaturalizante, a bajas concentraciones de urea, claramente se desva de la linealidad. Por otra parte, experimentos de unfolding en presencia de urea a pH neutro o levemente acdico, permitieron ajustar los datos obtenidos a modelos de tres estados (Figura 4B, D y F). De esta manera, se evidenci que la protena prin se pliega mediante un mecanismo de tres estados involucrando un intermediario monomrico. Este intermediario temprano, sugiere ser relativamente compacto y especialmente estable en condiciones de acidez. Estas condiciones resultan de potencial relevancia en el desarrollo de prionopatas, dado que varios reportes han indicado que la transicin PrPC _ PrPSc ocurre en compartimentos celulares con bajo pH. Esto ltimo, en conjunto con la alta hidrofobicidad y la tendencia a la agregacin, tpico de intermediarios de plegado, postulara al intermediario como un mejor candidato respecto del estado desplegado a ser precursor monomrico de la PrPSc.

Figura 4. Datos de plegado y desplegado para la mutante Y218W a pH 4,8 y 7 ([A] y [B], y [C] y [D], respectivamente) y la mutante F175W a pH 7 ([E] y [F]). [A], [C] y [E]: Grficos de Chevron para cada mutante en cada condicin de pH. Se observa la curvatura de las curvas de plegado a bajas concentraciones de catropo, lo cual resulta ser una desviacin del comportamiento de dos estados. [B], [D] y [F]: Grficos de intensidad de fluorescencia inicial extrapoladas a tiempo cero para el replegado () y la reaccin de desplegado (), junto a las intensidades de fluorescencia en el equilibrio a tiempos largos (), en funcin de la concentracin de urea. Las lneas punteadas corresponden a las extrapolaciones lineales de las lneas de base para los estados nativo y completamente desplegado. La lnea slida representa el mejor ajuste no lineal de los datos experimentales, de acuerdo a un modelo secuencial de tres estados: N I U. Tomado de Apetri y Surewicz, 2002.

2.1.4 Rol de la hlice 1 en la patognesisLa hlice alfa 1 (H1: residuos 144-154) se caracteriza por poseer una secuencia sumamente inusual, que podra tener un rol central en la infectivdad de los priones. En las protenas, las hlices a y las hojas b normalmente contienen residuos hidrofbicos que forman contactos terciarios con el core proteico. Dichas interacciones actan estabilizando la estructura secundaria y pueden ser acrecentadas por la formacin de pares inicos (puentes salinos) o puentes disulfuros. No obstante, la H1 cuenta con una serie de caractersticas que atentan contra dicha regla general. En primer lugar, la H1 est compuesta casi exclusivamente por residuos hidroflicos (DWEDRYYRENM), por lo cual es incapaz de formas interacciones hidrofbicas estabilizantes con el core de la protena. Adems, 6 de los 11 residuos poseen carga a pH neutro (Asp, Glu y Arg), lo cual convierte a la H1 en la hlice ms hidroflicas de todas las conocidas hasta el momento. En segundo lugar, esta estructura est estabilizada por la formacin de dos puentes salinos intrahelicoidales. Sin embargo, no forma puentes salinos externos (terciarios) con el resto de la PrPC. Esto se debe a que la mayor parte de las cargas residen sobre la cara externa de la hlice, en direccin opuesta a la localizacin del resto del dominio globular C-terminal. En tercer lugar, el ordenamiento secuencial de las cargas interacta favorablemente con el momento dipolar intrnseco de la a hlice. Por ltimo, la estructura muestra una elevada superficie expuesta y un nmero significativo de enlaces de hidrgeno accesibles al solvente. A partir de modelos computacionales basados en la estructura cargada de H1, se ha previsto que los puentes salinos internos que segn se supone, estabilizan la hlicepodran tambin sufrir un rearreglo para formar enlaces inicos intermoleculares que promoveran la agregacin de PrP en isoformas ricas en lminas beta. Esto ha llevado a proponer a la H1 como un posible sitio de asociacin de PrPC a PrPSc durante la formacin del complejo heterodimrico. No obstante, la presencia de estos puentes salinos en ausencia de la isoforma patognica estabilizara a la PrPC, evitando su conversin. Por otro lado, se ha sugerido que durante la conversin de PrPC_PrPSc, las hlices H2 y H3 permaneceran intactas y unidas mediante el enlace disulfuro nativo de la PrP, mientras que los segmentos N terminales a H2 sufriran un rearreglo para dar origen a una hlice beta levgira, utilizando residuos que sobresalen de la estructura de la H1 como un asa (loop) adjacente a las molculas vecinas de PrP, lo cual expondra a la hlice en una zona que podra influenciar la replicacin del prin (Govaerts et al, 2004; Wille et al, 2002). La Figura 5 esquematiza el rearreglo propuesto que sufre el elemento H1.

Figura 5. Vista esquemtica del cambio conformacional de la PrPC en la forma patognica PrPSc. Se muestran la estructura del dominio carboxi-terminal de PrPC (entrada en PDB: 1QLX) y un modelo estructural de PrPSc (basado en cristalografa electrnica de baja resolucin y modelado por homologa propuesto por Wille et al) para la misma secuencia aminoacdica. Nomenclatura de elementos de estructura secundaria: a hlices 1, 2 y 3 (H1, H2 y H3, respectivamente) y hojas b 1 y 2 (S1 y S2, respectivamente). En ambas isoformas, se esquematiza el puente disulfuro Cys179-Cys214 que conecta a H2 y H3. Modificado de Masters and Beyreuther, 1997.

CAPITULO 3

3.1 ENFERMEDADES CAUSADAS POR PRIONESLas enfermedades causadas por priones son un grupo de enfermedades neurodegenerativas, de curso fatal, que afectan a los animales y a los humanos. Algunas de ellas eran conocidas desde hace muchos aos, como el scrapie de las ovejas, y se saba de su naturaleza infecciosa. Otras, como la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, o el sndrome de Gerstmann-Strussler- Scheinker en los humanos fueron conocidas ms recientemente y, en general, no se las atribua a agentes infecciosos o a la posibilidad de un contagio humano-humano. El descubrimiento de que una de estas enfermedades por priones, la encefalopata espongiforme bovina (BSE), conocida vulgarmente como enfermedad de la vaca loca es transmisible a los humanos, y que hasta el momento 109 personas han fallecido por la contraparte humana de la BSE, denominada variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (vCJD) ha estimulado la investigacin de estas enfermedades, tanto en los animales como en el hombre, con resultados en muchos casos inesperados. 3.1.1 HistoriaLos registros ms antiguos de las enfermedades por priones corresponden a las observaciones efectuadas a mediados del siglo XVIII sobre una enfermedad que afectaba a las ovejas en muchos pases de Europa y que por sus sntomas se denomina scrapie en Inglaterra, traberkrankheit des Schafes en Alemania, o la tremblante du mouton en Francia. Esta enfermedad, de la cual la Argentina es pas libre, se caracteriza por un desarrollo lento y progresivo que termina con la muerte del animal. Sus sntomas incluyen prurito (scrapie), incoordinacion motora, temblores (traberkrankheit des Schafes), rechinar de dientes (la tremblante du mouton) y debilidad progresiva. A partir de 1936 los trabajos de Cuill y Chelle demostraron el carcter contagioso de la enfermedad y su largo perodo de incubacin. Trabajos posteriores demostraron la transmisin del scrapie a otras especies (cabra, visn, ratn, rata, hmster). Es interesante notar que los visones contagiados experimentalmente con scrapie presentaron una sintomatologa similar a la encefalopata transmisible del visn, que es propia de este animal. En 1959, Hadlow relaciona el scrapie con una rara enfermedad endmica de los nativos de Nueva Guinea, kuru. Algunos aos ms tarde, Gajdusek y sus colaboradores contagian experimentalmente a los chimpancs, comprobando la transmisibilidad de la enfermedad. Poco despus, Gibbs y colaboradores contagian la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob (CJD) a los chimpancs. En los aos siguientes distintas encefalopatas fueron transmitidas experimentalmente a los animales y son clasificadas entonces como encefalopatas espongiformes transmisibles (TSEs). Son ejemplos el sndrome de Gerstmann-Strussler-Scheinker (GSS) en los humanos la encefalopata transmisible en el visn, o encefalopatas de crvidos silvestres (chronic wasting disease o CWD) Curiosamente, durante la ltima dcada se descubren nuevas formas de encefalopatas espongiformes transmisibles. Ellas son la encefalopata espongiforme bovina (BSE), la encefalopata espongiforme en el gato y encefalopatas espongiformes en el nyala, el ciervo eland, el oryx de Arabia y el kudu. De estas nuevas TSEs, la encefalopata espongiforme bovina es la de mayor publicidad al demostrarse su transmisin al hombre como vCJD.3.2 Etiologa Y Caracterizacin De Las Enfermedades Por PrionesLa etiologa de las enfermedades por priones comprende tanto la transmisin horizontal (individuo-individuo) como la vertical (madre-hijo), as como la existencia de una predisposicin gentica. Sin embargo, en muchos de los casos la etiologa permanece incierta. Tienen en comn un prolongado tiempo de incubacin que puede ser de meses a dcadas segn la enfermedad. Clsicamente, para el scrapie en la oveja el perodo de incubacin es de 2 a 4 aos, para la BSE en la vaca es de 3 a 6 aos y para el hombre ms de 10 aos. La sintomatologa clnica incluye incoordinacin motora y, en el hombre, alteraciones mentales seguida de demencia. Una vez que aparecen los primeros sntomas, el desenlace fatal de la enfermedad ocurre en unos pocos meses. La tpica imagen histopatolgica muestra astrogliosis y vacuolizacin o espongiosis del citoplasma de las neuronas, en ocasiones acompaado por la formacin de depsitos amiloides (en las formas lentas). En 1980 se estableci que el elemento caracterstico de todas estas enfermedades es la acumulacin de una isoforma anormal de la protena prion en el tejido nervioso de los sujetos enfermos, tanto animales como humanos.

Fig. 6 Mecanismo posible de propagacin pr inica. Las isoformas celulares alfa- helice de la protena prinica (PrPc) pasan a travs de un estado no plegado (A) a otro en el que se repliegan en forma beta -plegada, beta-PrP (B). Esta isoforma beta- PrP tiende a la agregacin en concentraciones salinas fisiolgicas. La replicacin prionica puede requerir un tamao crtico de esta isoforma aberrante que actu como semilla para la agregacin de ms monmeros de beta- PrP o de PrP no plegada, proceso que tiene lugar de manera irreversible.

3.3 NeuroinvasinSe denomina neuroinvasin al proceso por el cual los priones migran desde el sitio de inoculacin, por ejemplo, el aparato digestivo (ingesta de derivados bovinos contaminados con BSE), hasta el sistema nervioso central donde causan la sintomatologa y la alteracin histolgica clsica de estas enfermedades. Las medidas teraputicas que se basen en la interrupcin de este proceso son de vital importancia por la sospecha de la existencia de personas infectadas por BSE, que se hallan en el perodo de incubacin.Los datos sugieren que la invasin por el prin se produce en dos etapas (Fig. 7). La primera de ellas (linfoinvasin) comprende el pasaje a travs de la mucosa gastrointestinal, aparentemente a nivel de las placas de Peyer del intestino. Las clulas linfticas que fagocitan al prin, viajan a otros rganos como el bazo, las tonsilas o los linfondulos. En esos rganos, que estn bien inervados, tiene lugar la primera replicacin de la isoforma anormal PrPsc. Para que la infeccin desde tejidos perifricos tenga xito, estos deben expresar el gen PrP.En una segunda etapa (neuroinvasin), la PrPsc asciende retrgradamente por los axones que inervan a estos rganos linfticos, alcanzado la mdula espinal y finalmente al encfalo. A pesar de ser escasos los datos sobre esta etapa de la propagacin del prin, se ha demostrado la utilizacin de los nervios del sistema nervioso autnomo para la propagacin del prin.Ambas etapas dependen de la presencia de linfocitos B. Se postula que su funcin principal es el mantenimiento de las clulas dendrticas foliculares del bazo y de los linfondulos, por la produccin de la linfotoxina-. Es as que la supresin de la produccin de la linfotoxina- detiene la patognesis perifrica del prin. La entrada de los priones en las clulas dendrticas est facilitada por factores del sistema del complemento.Tambin son posibles otras formas de invasin. La va sangunea es una posibilidad cierta, como lo demuestra la infeccin experimental de BSE, por transfusin de oveja-oveja. En el hombre se especula sobre la posibilidad de la transmisin de la vCJD u otras TSEs a travs de las transfusiones de sangre.Aucouturier y sus colaboradores investigaron la participacin de las clulas dendrtas en la neuroinvasin. En este trabajo, la inyeccin intravenosa de clulas dendrticas de ratones infectados por scrapie produce la enfermedad en ratones B- and T-cell deficient Rag-1/, sin necesidad de la primera etapa de propagacin o linfoinvasin. Sin embargo, no es concluyente que las clulas dendrticas transportan los priones desde las clulas M de las placas de Peyer del intestino, hasta el sistema nervioso en las infecciones naturales. Posiblemente, estn involucradas en la transferencia de los priones de las clulas foliculares dendrticas a las terminaciones simpticas en los rganos linfticos. En resumen, este mecanismo es muy complejo; y a pesar de que los rganos linfticos principales (bazo, tonsilas, linfondulos) muestran acumulacin temprana de priones, y adems se demostr la participacin de los linfocitos B y de las clulas foliculares dendrticas en la propagacin de los priones; probablemente la entrada al sistema nervioso central tambin ocurra a travs de los nervios perifricos utilizando un mecanismo PrPc dependiente.

Fig. 7- Algunos aspectos celular es y molecular es de la neuroinvasin prinica. Las enfermedades prinicas tales como el Scrapie se manifiestan como una afeccin del SNC. Luego de ingresar por la va digestiva el prion debe atravesar el epitelio intestinal, probablemente a travs de las clulas M. Antes de llegar al cerebro ellos colonizan varios rganos. Los experimentos de Aucouturier y colaboradores, indican que las clulas dendrticas foliculares aisladas de bazos de ratones infectados pueden inducir la enfermedad cuando son inyectados intravenosamente en ratones inmunodeficientes Rag-1+, sugiriendo a las clulas dendrticas como posible ruta para la neuroinvasin.

3.4 Clasificacin De Las Enfermedades Prinicas HumanasLa presente clasificacin se deriva de la historia de estas enfermedades y refleja las incgnitas que an persisten sobre estas, por lo que tiene carcter provisional.I. Espordicas: Enfermedad de Creutzfeldt - Jacob Clsica Variante de Heidenhain Variante de Brownell Oppenheimer PanencefalopataII. Adquiridas: Kuru (canibalismo) Enfermedad de Creutzfeldt Jacob iatrognica Hormona de crecimiento Gonadotropina Trasplante de crnea Electrodos de EEG de implantacin directa Implante de duramadre Neurociruga Nueva variante britnica (EEB?)III. Familiares: Enfermedad de Creutzfeldt Jacob familiar Sndrome de Gerstmann Strussler Scheinker Insomnio familiar fatal Enfermedades por priones atpicas

3.4.1 Enfermedad de Creutzfeldt-JakobA pesar de que la mayor parte de los casos de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob son espordicos, 10 a 15% son familiares y se trasmiten de forma autosmica dominante. El gen PRNP, que codifica para PrP, se localiza en el brazo corto del cromosoma 20. A la fecha se han descubierto 24 mutaciones diferentes, ya sea puntuales o inserciones que incorporan un nmero mayor de repeticiones octapeptdicas, que causan la enfermedad.Existe un polimorfismo en el codn 129, en el que hay un cambio de ATG por GTG que produce una valina (val) por metionina (met); la presencia de homocigotos met/met incrementa cuatro veces el riesgo de llegar a padecer enfermedad de Creutzfeldt-Jakob y reduce a una tercera parte su duracin que cuando hay heterocigotos. La prevalencia en la poblacin general es de 38%, mientras que la frecuencia de val/val es de 11% y de 51% para met/val. Todos los casos descritos de la nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob tienden a ser homocigotos met/met.Los polimorfismos en el codn 129 pueden influir en la susceptibilidad del fenotipo de la enfermedad (cuadro 2).Cuadro 2. Polimorfismo en el codn 129 relacionado con el fenotipo

El tipo espordico se ha calificado de acuerdo con el genotipo del polimorfismo del codn 129 del PrP. Se ha sugerido una divisin simple que reconoce diferentes fenotipos: MM1, MV1, VV1, MM2, MV2 y VV2. Un 70% de los casos se clasifican como MM1 o MV1 y clnicamente tienen las manifestaciones clsicas de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob.En la variante familiar hay dos tipos de mutaciones: las puntuales y las inserciones. La E200K se ha observado principalmente entre los judos de Libia, en Eslovaquia y en Chile En otras zonas geogrficas se han encontrado mutaciones insercionales de una repeticin de un octapptido del gen PRNP. La mutacin en el codn 200 con una sustitucin de glutamato a lisina en PrP, frecuente en el tipo familiar, se ha hallado en ms de 60 familias predominantemente judas. Hay que destacar que la incidencia en este grupo es 100 veces mayor que en el resto del mundo. Se ha reportado que en una zona rural de Eslovaquia la incidencia llega a ser hasta mil veces mayor que en el resto del pas.26La mutacin del codn 178 induce la sustitucin del cido asprtico a aspargina, como se ha corroborado inicialmente en Finlandia, y posteriormente en varias familias de Europa y Asia. La expresin fenotpica de la mutacin se modifica de acuerdo con el polimorfismo del codn 129; si ste codifica para valina los signos clnicos sern de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob espordica, y si codifica para metionina, se manifestar como un insomnio fatal familiar.3.4.1.1 EpidemiologaLa forma espordica de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob es la ms comn, representa 85% de los casos y afecta de igual manera a hombres y mujeres; los sntomas comienzan, en promedio, a los 65 aos de edad. La incidencia es de 0.5 a un caso por milln de personas al ao; en Japn es de 0.5 por milln, en tanto que en Inglaterra, Francia y Alemania es de 0.75 por cada milln. De acuerdo con la distribucin segn la edad, la incidencia es superior a tres por cada milln para el grupo de 65 a 74 aos de edad, y menor a 0.2 por cada milln en los menores de 40 aos. La trasmisibilidad de los trastornos humanos mediante los priones se comprob experimentalmente al inocular tejido cerebral infectado. La inoculacin directa en el sistema nervioso central es la forma ms efectiva para su trasmisin, lo que no ocurre con la diseminacin oral. Esta ltima se ha demostrado claramente en el caso del kuru propagado en canbales. Existe una alta incidencia en los habitantes de zonas rurales y en los ganaderos, quienes se encuentran en contacto con otras especies animales portadoras de la enfermedad.Se ha sugerido tambin que es causada por algunos agentes txicos como pesticidas que pueden llegar a cambiar las propiedades fsicas y qumicas de los priones.Respecto a la trasmisin de la enfermedad iatrognica por medio de la transfusin de productos sanguneos, ha existido controversia, ya que hay reportes anecdticos que no se han comprobado. Algunos resultados indican un riesgo mnimo con la transfusin de crioprecipitados, inmunoglobulinas y fibringeno. Las normas oficiales de transfusin sangunea de Estados Unidos y Canad prohben el uso de productos sanguneos derivados de pacientes con la nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, pero no de pacientes con la forma espordica.Existe un riesgo mnimo, aunque real, en los trabajadores de la salud. Se han desarrollado tcnicas para el manejo de tejido de los pacientes con sospecha de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, con el fin de evitar la trasmisin mediante instrumentos quirrgicos contaminados, los cuales deben desecharse despus de usarse. La trasmisin entre humanos se report por primera vez en 1974 en un individuo que desarroll la enfermedad 18 meses despus de recibir un trasplante de crnea de un donador que falleci de este padecimiento. Posteriormente se comunicaron dos casos en sujetos intervenidos quirrgicamente por epilepsia, lo cual se vincul con el uso de electrodos electroencefalogrficos estereotcticos. Se considera que los instrumentos neuroquirrgicos facilitan la diseminacin de la enfermedad. Se han registrado ms de 80 casos de pacientes que manifestaron el padecimiento en promedio 18 meses despus de haber recibido un injerto de duramadre de cadver humano.Tambin se conjetura que la enfermedad puede trasmitirse por el tratamiento con la hormona de crecimiento humana (Gh), que empez a aplicarse a partir de 1958.En Inglaterra, en 1985, se reportaron cuatro casos de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob en individuos manejados con esta hormona, por lo que se abandon el tratamiento (cuadro 2). Swerdlow y colaboradores realizaron un estudio para determinar el riesgo de estos pacientes de llegar a padecer la enfermedad; analizaron un total de 1,848 sujetos a de Creutzfeldt-Jakob. Se incluyeron 4,441 casos, 3,720 de la forma espordica, 455 familiares, 138 iatrognicos y 128 de la nueva variante. El promedio anual de mortalidad del periodo de 1999 al 2002 fue de 1.67 por cada milln para todos los casos y de 1.39 por milln para la forma espordica. La tasa de mortalidad fue similar en todos los pases. Hasta la fecha no se ha encontrado un tipo nuevo de encefalopata espongiforme posterior a la descripcin de la nueva variante.En otro estudio de los mismos investigadores, se establecieron los predictores de supervivencia de la forma espordica, la cual fue mayor mientras menor era la edad de inicio, as como en las mujeres y si haba heterocigocidad para el codn 129 y protena 14-3-3 en el lquido cefalorraqudeo.Para la forma iatrognica se consider que existe menos riesgo en mujeres y mientras mayor sea la edad de inicio de la enfermedad.Los que se les administr hormona de crecimiento de 1959 a 1985, con un seguimiento hasta el ao 2000. Los resultados indicaron que el riesgo de contraer el padecimiento fue mayor en los que recibieron la hormona preparada con el mtodo de extraccin Wilhelmi y en los que tenan ocho a diez aos de edad al momento de tomarla. En promedio, la enfermedad se manifest 20 aos despus de la primera toma. Se estima un riesgo acumulado de 4.5%.Hace poco se publicaron los resultados de un estudio iniciado en 1993 con los registros epidemiolgicos de varios pases, entre ellos Francia, Alemania, Eslovaquia, Italia, Holanda e Inglaterra, que se extendi incluso a Espaa, Austria, Suiza, Canad y Australia. Se consideraron los datos de todos los pacientes reportados desde 1993 hasta 2002 que padecieron todas las variantes de enfermedad.Cuadro 3. Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob iatrognica (hasta el 2000)

3.4.1.2 Caractersticas ClnicasNo existen diferencias significativas en la manifestacin clnica de las variantes de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (espordica, iatrognica y familiar). Por lo general, en los casos familiares el sndrome demencial es ms prolongado. La mayora de los pacientes (60%) refieren los sntomas clsicos de demencia y mioclonas vinculados con un patrn electroencefalogrfico especfico. Puede haber una fase prodrmica en la que predomina la fatiga, el malestar general y alteraciones del sueo y alimenticias. Conforme avanza la enfermedad aumenta el deterioro demencial y de la conducta, se agregan trastornos cerebelosos, extrapiramidales, visuales y piramidales. Aparecen rigidez, temblor, coreoatetosis y, ocasionalmente, crisis mioclnicas. La duracin promedio del padecimiento es de seis a siete meses; 90% de los pacientes fallecen durante el primer ao.Se han descrito algunas variantes clnicas de acuerdo con el sndrome predominante: atxica, de Heidenhain, panencefaltica y amiotrfica.La variante atxica ocurre en 10% de los casos con sndrome pancerebeloso. Prevalecen las alteraciones cognitivas y las mioclonas. Por lo general, la demencia antecede a los problemas motores. Esta variante tambin se conoce como de Oppenheimer.En la variante de Heidenhain la caracterstica principal es la afeccin visual temprana, que se observa en 20% de los casos. Estas alteraciones pueden incluir defectos campimtricos, visin borrosa, agnosia de los colores, metamorfopsias, alucinaciones visuales y ceguera cortical.La variante panencefaltica predomina en Japn y consiste en una afeccin extensa de las sustancias blanca y gris, adems de alteraciones cognitivas y manifestaciones cerebelosas.Existen manifestaciones clnicas externas al sistema nervioso central. Algunos pacientes sufren amiotrofia y fasciculaciones que semejan una esclerosis lateral amiotrfica. Se ha reportado la coexistencia de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob con polineuropatas perifricas sensitivo-motoras con dao axonal o desmielinizante. Niewiadomska y colaboradores realizaron un estudio de 16 pacientes con el tipo espordico de este padecimiento para analizar los cambios electromiogrficos y compararlos con los hallazgos neuropatolgicos de las neuronas motoras espinales. Slo tres pacientes tuvieron signos clnicos de dao en el sistema nervioso perifrico; las pruebas neurofisiolgicas confirmaron dicha alteracin y demostraron anormalidades en once pacientes ms, con dao axonal en nueve, desmielinizante en cuatro y enfermedad de neurona motora en uno.Criterios de la Organizacin Mundial de la Salud para la enfermedad de Creutzfeldt-JakobIA. Alteracin neuropsiquitrica progresivaB. Duracin de la enfermedad mayor de seis mesesC. Ningn otro diagnstico alternativoD. Sin historia de exposicin iatrognica posibleE. Sin antecedente familiar de enfermedad por priones

IIA. Sntomas psiquitricos tempranosB. Sntomas sensitivos dolorosos persistentesC. AtaxiaD. Mioclonas, corea o distonaE. DemenciaIIIA. Electroencefalograma sin patrn tpico de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob o no realizadoB. Signo del pulvinar bilateral en la resonancia magntica

IVA. Biopsia positiva

Definitivo: I A y confirmacin neuropatolgica.Probable: I y 4/5 de II y III A y III B o I y IV APosible: I y 4/5 o II y III A

3.4.1.3 Nueva Variante De La Enfermedad De Creutzfeldt-JakobEn 1996, en Inglaterra, Will y colaboradores realizaron un estudio en 207 pacientes, 10 de los cuales mostraban diferentes manifestaciones clnico-patolgicas de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob.Estos individuos tenan una edad promedio de 29 aos y rango de duracin del padecimiento de 7.5 a 22.5 meses. Nueve sujetos exhibieron cambios conductuales tempranos; cuatro, disestesias en los miembros inferiores como inicio, y nueve, ataxia temprana; slo dos pacientes mostraron alteracin de la memoria al principio; siete sufrieron mioclonas y ninguno tuvo un electroencefalograma tpico. Todos fueron genotpicamente homocigotos a la metionina en el codn 129 del gen PrP.A partir de ese momento se inici el estudio de una nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (nvECJ). El mismo ao se public un caso similar en Francia y para 1998, la Unidad de Vigilancia Epidemiolgica del Reino Unido contabiliz 27 casos.La aparicin de esta nueva encefalopata espongiforme en los seres humanos en el pas en donde aos antes haba ocurrido una epidemia en el ganado bovino, abri la posibilidad de una trasmisin entre especies, y dio inicio a una serie de investigaciones para corroborarla. Las mezas y colaboradores inocularon a dos adultos y a un neonato de macacos por va intracerebral con tejido cerebral infectado de encefalopata bovina; a las 150 semanas exhibieron un comportamiento anormal, depresin, aumento del apetito, ataxia y mioclonas. El examen neuropatolgico fue similar al de los pacientes con diagnstico de nueva variante de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. En 1996, Collinge y colaboradores publicaron los anlisis moleculares de la PrP con base en los patrones de glucosilacin mediante Western Blot; su conclusin llev a pensar que la cepa del prin que produce la encefalopata espongiforme bovina y la nueva variante era la misma. En 1997, Bruce y Hill difundieron sus estudios de trasmisin al ratn transgnico, normal o ambos de la encefalopata espongiforme bovina y la nueva variante. Esto indica que desde el punto de vista de trasmisibilidad, ambas enfermedades son muy similares y pueden explicarse por una cepa en comn.Spencer realiz un estudio retrospectivo para conocer las manifestaciones clnicas en los primeros 100 pacientes con nueva variante: la edad promedio de inicio fue de 26 aos y la duracin de la enfermedad de 13 meses; de los 100 pacientes, 63 requirieron un psiquiatra. Las alteraciones psiquitricas antecedieron a las neurolgicas en 63 individuos, mientras que las neurolgicas a las psiquitricas en 15; en los restantes aparecieron al mismo tiempo. Las ms comunes fueron disforia, aislamiento, ansiedad, irritabilidad, insomnio y prdida del inters. Tambin mostraron caractersticas tardas, como problemas de memoria, agresin, trastornos de la marcha, disartria y alteraciones sensitivas. Para diciembre del 2003, se haban reportado 153 casos de nueva variante en todo el mundo, la mayor parte en Inglaterra.3.4.1.4 NeuropatologaEn cuanto al examen neuropatolgico, las caractersticas principales son la degeneracin espongiforme de las neuronas, una gliosis astroctica severa que no guarda relacin con la prdida neuronal, la formacin de placas amiloides y la ausencia de procesos inflamatorios. Dichas alteraciones se encuentran con mayor frecuencia en la corteza cerebral, los ganglios basales y la capa molecular del cerebelo. En la variante panencefaltica se ha comprobado la participacin de la sustancia blanca. En la de Heidenhain estos cambios son ms prominentes en la corteza occipital.En cuanto a la nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, existe un aspecto espongiforme en los ganglios basales, con una intensa astrocitosis talmica, adems de placas floridas formadas por un ncleo denso y rodeadas por un halo espongiforme, principalmente en la corteza occipital y el cerebelo. La protena prinica muestra otros tipos de patrones de tincin; en los ganglios de la base tienen una positividad en forma de placas uni o multicntricas, positividad perivacuolar, depsitos granulares lineales o en tractos. El cerebelo tiene una acumulacin de PrPsc en la capa molecular y granular. Esto permite diferenciar los casos de nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob de los espordicos o iatrognicos.3.4.2 Enfermedad de Gertsmann Straussler ScheinkerSe caracteriza por una ataxia grave acompaada de paraparesia espstica. Su inicio puede ser tan temprano como a los 20 aos, pero puede aparecer hasta los 60 aos. La duracin es entre 2 y 10 aos y los pacientes fallecen generalmente por infecciones secundarias. La mutacin ms frecuentemente registrada es en el codn 102, que determina un cambio de prolina a leucina. Tambin se han encontrado mutaciones en los codones 105, 145 y 117. Sigue una herencia autosmica dominante.El estudio anatomopatolgico evidencia varios tipos de placas focales o difusas en la corteza cerebral y cerebelosa, que resultan ser inmunorreactivas a los anticuerpos anti PrP humanos. Adems aparece degeneracin espinocerebelosa.3.4.3 KuruEl trmino Kuru significa en lengua aborigen temblor, con fiebre y fro. Fue inicialmente descrita en la tribu Papa de Nueva Guinea y apareca despus de la ingestin de tejidos cerebrales de personas fallecidas con la finalidad de adquirir su sabidura. Predomina en nios y mujeres adultas. La enfermedad se desarrolla lentamente, y el perodo de incubacin puede prolongarse hasta 30 aos. Progresa usualmente hasta la muerte en aproximadamente 1 ao. Gajdusek descubri tres etapas en su curso clnico: Fase ambulatoria: aparece temblor generalizado con prdida de la capacidad para coordinar los movimientos y disartria, lo cual evidencia una afectacin cerebelosa incipiente. Fase sedentaria: se manifiesta incapacidad de deambulacin independiente, temblores ms fuertes, ataxia, labilidad emocional, depresin y bradipsiquia. Estn conservados los reflejos tendinosos y an no es perceptible la degeneracin muscular. Fase terminal: hay incapacidad para la sedestacin independiente, ataxia severa, temblores, disartira, incontinencia urinaria y fecal, disfagia y ulceraciones cutneas. Est caracterizada por extensa vacuolizacin, gliosis, infiltrado inflamatorio mnimo o ausente y placas amiloides.

3.4.4 Insomnio familiar fatal (IFF)Constituye una variedad rara de enfermedad prinica. Su aparicin tiene lugar entre los 35 55 aos, con una edad media de inicio a los 45 aos. El tiempo de vida media una vez que comienza clnicamente la enfermedad es de 1 ao. Ha sido descrita la mutacin en el codn 178 que provoca cambios en metionina y valina. Se caracteriza por un insomnio intratable que dura semanas o meses. Aparece seguidamente disautonoma, ataxia y signos piramidales y extrapiramidales. Las funciones cognoscitivas se conservan relativamente hasta perodos avanzados de la enfermedad. Estos pacientes pueden presentar alteracin episdica de la tensin arterial, la frecuencia cardaca y respiratoria y de la temperatura. En el EEG puede encontrarse un enlentecimiento difuso con ms frecuencia que descargas peridicas. La neuropatologa de esta enfermedad incluye anomalas en tlamo y oliva bulbar inferior. En el tlamo se puede apreciar prdida marcada o subtotal de neuronas, especialmente en los ncleos anterior y dorso medial, asociada con astrogliosis. No se observa espogiosis en el tlamo, pero pueden encontrarse focos aislados en la corteza cerebral y la sustancia blanca subyacente, fundamentalmente en reas lmbicas y en la capa de clulas de Purkinje del cerebelo. Hay notable prdida de clulas de Purkinje en cerebelo. En resumen, a nivel neuropatolgico, se puede considerar una degeneracin tlamo olivar con cambios corticales leves, especialmente lmbicos, en relacin con la duracin de la enfermedad. En la tabla se muestran las principales manifestaciones clnicas de algunas enfermedades prinicas humanas, as como la edad de inicio de los sntomas y la duracin.Tabla1. Manifestaciones clnicas de las enfermedades crinicas

3.5 Similitud con otras enfermedades neurodegenerativas:En algunos estudios se ha encontrado similitud de estas afecciones con la enfermedad de Parkinson, la esclerosis lateral amiotrfica y la enfermedad de Alzheimer. Esta relacin se basa en que en estas enfermedades hay casos espordicos y familiares. En la enfermedad de Creutzfeldt Jacob y en la de Alzheimer aparece un cambio en la configuracin espacial de protena prinica en la primera, y en la beta amiloide en la segunda. Se ha observado tambin una variante vascular de la protena prinica, la presencia de ovillos neurofibrilares intraneuronales como fenotipo de una mutacin en el codn 145 del gen PRNP. En la enfermedad de Alzheimer, la alipoprotena E podra incidir como un chapern molecular respecto a la protena A4 de la beta amiloide.

3.6 TratamientoLa comunidad cientfica dirige sus esfuerzos para encontrar un medicamento que cumpla con el principio farmacolgico de traspasar la barrera hematoenceflica y sea capaz de impedir la conversin de la protena prinica normal en protena anormal. Con estos fines han sido utilizados ciertos tipos de medicamentos ya conocidos en el tratamiento de enfermedades neurolgicas, estos son derivados de la quinacrina y la clorpromazina, utilizados en el tratamiento de la malaria y la esquizofrenia, respectivamente. Estudios recientes in vitro han indicado que los anticuerpos monoclonales anti-PrP, con escasa o nula afinidad por la PrPsc, pueden prevenir la incorporacin de PrPc a los priones infectantes. Igualmente estos estudios mostraron un efecto similar in vivo. Estos hallazgos son esperanzadores y sealan a las estrategias inmunoteraputicas en humanos como una posibilidad de tratamiento para las enfermedades por priones. En consecuencia, no existe actualmente un tratamiento que cure, mejore o controle las manifestaciones clnicas de estas enfermedades. Adems los ensayos con las drogas mencionadas y con anticuerpos monoclonales en modelos animales, se han probado la amantadita, los esteroides, el interfern, el aciclovir, diversos agentes antivirales y antibiticos; sin embargo, ninguno ha demostrado claramente su eficacia.

CONCLUSIONES

Las enfermedades causadas por priones son, por mltiples razones, patologas sin precedente. Son enfermedades neurodegenerativas de carcter espordico, infeccioso y hereditario; el mecanismo de transmisin de stas contradice el Dogma Central de la Biologa Molecular ya que el agente etiolgico es capaz de replicarse a s mismo en ausencia de cido nucleico, y adems, viola el principio biolgico que establece que la secuencia de aminocidos de una protena determina de manera unvoca el plegamiento o estructura terciaria de sta. La generacin de estos nuevos conocimientos fue motivo del otorgamiento de dos premios Nobel; al doctor Carleton Gajdusek en 1976 por haber demostrado la transmisibilidad del kuru, y al doctor Stanley Prusiner en 1997 por descubrir la naturaleza qumica del agente causal de estas enfermedades. Sin embargo, el evento clave en el desarrollo de las EPRs, el cambio conformacional de la protena prin, permanece en el mbito de las hiptesis. De esta manera, se pone de manifiesto la necesidad de involucrar esfuerzos para la generacin y rectificacin de conocimiento concerniente a este fenmeno.Todava constituye una controversia el hecho de que una protena provoque una enfermedad infecciosa. Otro punto sin respuesta es el mecanismo por el cual el agente infeccioso se multiplica en el individuo afectado si no contiene cidos nucleicos, y esta misma caracterstica genera otra interrogante no resuelta, relacionada con la memoria gentica: cmo puede la protena prinica guardar la informacin sin alterar los aminocidos que la forman?, simplemente moldea o cambia su forma por mecanismos desconocidos an. Tambin es interesante tener en cuenta que una protena que se expresa en el cerebro y otros tejidos durante el desarrollo embrionario, en todos los mamferos, puede ser prescindible sin efectos negativos. Las respuestas a estas interrogantes constituyen hoy un desafo a la comunidad cientfica.Como hemos desarrollado y discutido a lo largo de este trabajo, las prionopatas o enfermedades causadas por priones constituyen, por mltiples razones, patologas atpicas y ciertamente paradigmticas. Esto se debe primordialmente a que el dispositivo de transmisin de estas afecciones contradice el Dogma Central de la Biologa Molecular, puesto que el agente etiolgico de estas enfermedades es capaz de replicarse a s mismo en ausencia de cido nucleico, y adems, se opone al principio biolgico que establece que la estructura primaria de una protena determina de manera unvoca el plegamiento o estructura terciaria de la misma. Este cambio conformacional de la protena prin, el cual resulta ser el evento clave en el desarrollo de las EPRs, aun en la actualidad contina siendo investigado. Por dichas razones, resulta imperioso involucrar esfuerzos para la generacin y profundizacin del conocimiento referente a este fenmeno, en particular, para desarrollar terapias eficientes al respecto, y en general, para dilucidar en forma fehaciente la dicotoma conformacional que manifiestan estas macromolculas, de modo de adquirir nuevos conocimientos biofsicos que permitan en forma determinante resolver cuestiones asociadas a la naturaleza el plegado de protenas in vitro e in vivo.

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