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Mayo Clinic: disfunción mitocondrial presente al inicio de la enfermedad de Alzheimer y antes de la pérdida de memoria
ROCHESTER, Minnesota — 12 de marzo de 2012. Desde hace mucho tiempo se piensa que las mitocondrias, las subunidades celulares que producen energía, desempeñan alguna función en la enfermedad de Alzheimer. A través de modelos genéticos de ratones, los científicos de Mayo Clinic ahora descubrieron que al inicio de la enfermedad, se presentan disfunciones en las mitocondrias del cerebro. Los descubrimientos aparecen en la revista PLoS ONE.
El grupo analizó las mitocondrias en tres modelos de ratones, utilizando en cada uno un gen diferente sobre el que se ha comprobado que
causa la enfermedad de Alzheimer de tipo familiar y aparición temprana. Los cambios específicos en las mitocondrias coincidieron con el tipo de mutación e incluyeron alteraciones en el movimiento, estructura y dinámica energética de las mitocondrias. Los cambios ocurrieron en el cerebro y se dieron incluso antes de que los ratones mostraran ningún síntoma, como la pérdida de la memoria. El grupo también descubrió que los cambios en las mitocondrias contribuyeron a la posterior pérdida de funciones mitocondriales y a la aparición de la enfermedad de Alzheimer.
"Uno de los hallazgos más importantes de este estudio es el descubrimiento sobre la repercusión de la disfunción mitocondrial sobre la enfermedad de Alzheimer", comenta la Dra. Eugenia Trushina, farmacóloga de Mayo Clinic e investigadora principal del estudio. "La pregunta es, entonces, si existe una conexión entre el grado de la disfunción mitocondrial y el avance de los síntomas en la enfermedad de Alzheimer".
Después de incorporar al estudio la experiencia del Dr. Petras Dzeja, investigador de Mayo, el equipo aplicó un método relativamente nuevo y conocido como metabolómica, que mide las huellas digitales químicas en las vías metabólicas de la célula, por ejemplo, glucosa, lípidos, nucleótidos, aminoácidos y ácidos grasos. El método evalúa lo que ocurre en el organismo en un momento dado y brinda detalles muy sutiles, ofreciendo a los científicos una percepción interna de los procesos celulares subyacentes de la enfermedad. En este caso, los perfiles metabolómicos revelaron cambios en los metabolitos relacionados con la función mitocondrial y con el metabolismo de la energía, confirmando todavía más que la alteración en la energética de las mitocondrias es la raíz del proceso de la enfermedad.
Los científicos esperan que el conjunto de biomarcadores metabolómicos descubiertos pueda en algún momento utilizarse para diagnosticar precozmente la enfermedad de Alzheimer, tratarla y controlar su avance.
"Esperamos validar los cambios metabolómicos en las personas que padecen la enfermedad de Alzheimer y usar estos biomarcadores para diagnosticar la afección antes de que aparezcan los síntomas, momento ideal para iniciar el tratamiento", comenta la Dra. Trushina.
El equipo analizó las neuronas de tres modelos animales diferentes con la enfermedad de Alzheimer. Los científicos aplicaron una tinción específica para mitocondrias y observaron su movimiento a lo largo de los axones, proceso conocido como tráfico axonal. Descubrieron la presencia de inhibición mitocondrial en el tráfico axonal, incluso en las neuronas embriónicas afectadas por la enfermedad de Alzheimer y mucho antes de que los ratones mostraran ninguna pérdida de la memoria. Los científicos, mediante un conjunto de técnicas que incluían un examen con microscopio de electrones y de luz, determinaron que las mitocondrias tendían a perder su integridad y terminaban por perder su funcionalidad en los cerebros de los ratones con la enfermedad de Alzheimer. Es importante mencionar que se detectaron mitocondrias disfuncionales en las sinapsis de las neuronas implicadas en el mantenimiento de la memoria.
"No estamos viendo las consecuencias de la enfermedad de Alzheimer, sino las primerísimos eventos y mecanismos moleculares que conducen a la enfermedad", explica la Dra. Trushina. El siguiente paso es analizar los mismos biomarcadores mitocondriales en los humanos, añade. Los científicos esperan que según empiecen a entender mejor la alteración de la dinámica mitocondrial en la enfermedad de Alzheimer, luego puedan crear fármacos capaces de componer las anomalías en la bioenergética y dinámica mitocondrial.
Los investigadores que participaron en el estudio por parte de Mayo Clinic fueron el Dr. Emirhan Nemutlu, el Dr. Song Zhang, Trace Christensen, Jon Camp, Janny Mesa, el Dr. Ammar Siddiqui, Thomas Wengenack, y el Dr. Joseph Poduslo; y también participaron, por parte de la Facultad de Medicina de la Universidad de Johns Hopkins, los doctores Yasushi Tamura y Hiromi Sesaki. El trabajo se financió gracias a subsidios de la Alzheimer's Drug Discovery Foundation (Fundación para el descubrimiento de fármacos para la enfermedad de Alzheimer), la American Health Assistance Foundation (Fundación Estadounidense para Asistencia Médica), el Centro de Mayo Clinic para Investigación sobre la Enfermedad de Alzheimer y los Institutos Nacionales de Salud.
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