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Revista del Hospital Psiquiátrico de
La Habana
Volumen 20 | Nº 1 | Año 2020 | ISSN: 0138-7103 | RNPS: 2030
_____________________________________________
Artículo de revisión
La disfunción mitocondrial y el estrés oxidativo en
la enfermedad de Alzheimer
Mitochondrial Dysfunction and Oxidative Stress in the
Alzheimer’s disease
María Antonia Morín Suárez
1
Liana Yanet Rojas Rodríguez
1
Arturo Chi Maimó
1,2
Yaima Hernández Rodríguez
3
1
Facultad de Ciencias Médicas “Dr. Enrique Cabrera", La Habana, Cuba
2
Policlínico Universitario “René Bedia”, La Habana, Cuba
3
Policlínico Universitario Boyeros, La Habana, Cuba
Recibido: 01/04/2023
Aceptado: 11/04/2023
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Resumen
Introducción: la enfermedad de Alzheimer es el trastorno nuero-degenerativo de mayor prevalencia
mundial y su etiología no ha sido dilucidada.
Objetivo: describir los efectos de la disfunción de la respiración mitocondrial, el estrés nitroso activo y
la alteración en la homeostasis neuronal del Ca
2+
en la génesis del Alzheimer
Métodos: se realizó una investigación tipo revisión documental. Para identificar los documentos
revisados se consultó la base bibliográfica PubMed/Medline. Se incluyeron los trabajos entre enero 2021
y 2023.
Desarrollo: la influencia que tienen algunos mecanismos celulares en la génesis del Alzheimer como la
disfunción mitocondrial, las alteraciones de la homeostasis del calcio neuronal
Conclusiones: la etiología de la enfermedad de Alzheimer no ha sido completamente esclarecida; los
mecanismos que se postulan para explicarla son la hipótesis de la cascada mitocondrial, la
neurotoxicidad del péptido amiloide β, la dis-regulación del metabolismo neuronal del Ca
2+
y el
desequilibrio de los procesos de fusión y fisión mitocondriales.
Palabras clave: enfermedad de Alzheimer, estrés oxidativo, cadena respiratoria mitocondrial,
disfunción sináptica.
Abstract
Introduction: Alzheimer's disease is the most prevalent neurodegenerative disorder worldwide, and its
etiology has not been elucidated.
Objective: To describe the effects of the dysfunction of mitochondrial respiration, active nitrous stress,
and alteration in neuronal homeostasis of Ca2+ in the genesis of Alzheimer's disease.
Methods: A documentary review-type research was carried out. PubMed/Medline bibliographic
database was consulted, including the works from January, 2021 to January, 2023 to identify the
documents that would be reviewed.
Development: The influence that some cellular mechanisms have on the genesis of Alzheimer's disease,
such as mitochondrial dysfunction and alterations in neuronal calcium homeostasis is addressed in the
literature consulted.
Conclusions: The etiology of Alzheimer's disease has not been completely clarified; the mechanisms
postulated to explain it are: the hypothesis of the mitochondrial cascade, the neurotoxicity of β amyloid
peptide, the dysregulation of neuronal metabolism of Ca2+, and the imbalance of mitochondrial fusion
and fission processes.
Keywords: Alzheimer's disease, oxidative stress, mitochondrial respiratory chain, synaptic dysfunction.
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Introducción
La enfermedad de Alzheimer (EA) es el trastorno neurodegenerativo de mayor prevalencia en todo el
mundo.
(1)
Se estima que para el 2050, 1 de cada 85 personas en el mundo padecerá la enfermedad y el 43
% de estos pacientes necesitará servicios de salud especializados.
(2)
Además de que la incidencia de la
EA aumenta, las terapias actuales no logran detener la progresión de la enfermedad,
(3)
lo que mantiene la
necesidad de investigar la fisiopatogenia de este trastorno degenerativo. Estudios experimentales
recientes indican que las alteraciones del funcionamiento de los componentes de los complejos de la
cadena transportadora de electrones (CTe
-
) y las especies reactivas derivadas del O
2
(EROs) originados
en la respiración mitocondrial
(3,4)
y en otras procesos localizados en la membrana plasmática (mediado
por la NADPH oxidasa)
(3,5)
y en el citosol (mediado por la xantino oxidasa, (XO)
(3,5)
son factores
importantes en la etiopatogenia de la EA. Debido a esto algunos marcadores del estrés oxidativo podrían
servir como indicadores diagnósticos tempranos de la EA y como novedosas terapias contra esta
enfermedad.
Este artículo tiene como objetivo describir los efectos de la disfunción de la respiración mitocondrial, el
estrés nitroso activo y la alteración en la homeostasis neuronal del Ca
2+
en la génesis del Alzheimer.
Método
Se realizó una investigación tipo revisión documental, del paradigma cualitativo, y nivel investigativo
exploratorio. Para identificar los documentos que se revisarían fue consultada la base bibliográfica
PubMed/Medline, Scielo y Ebsco, Elsevier, así como revistas cubanas de impacto. Fue diseñada una
estrategia de búsqueda que se basó fundamentalmente en el uso de palabras clave, a la que se le añadió
filtros para restringir sus resultados, de acuerdo con las herramientas que brindan estos motores de
búsqueda.
La estrategia de búsqueda se basó fundamentalmente en el uso de palabras clave listadas en el MeSH (del
inglés Medical Subject Headings), incluidas en su versión en español en los Descriptores en Ciencias de
la Salud (DeCS): enfermedad de Alzheimer, calcio neuronal, cadena respiratoria mitocondrial y
especies nitroso-activas. Estas se combinaron con los operadores booleanos “AND” y “OR”. Los filtros,
o límites activados incluidos, fueron: cualquier tipo de artículo con texto completo disponible, en idioma
inglés o español y publicado entre enero de 2021 y enero de 2023.
Los artículos fueron analizados y se excluyeron los que la información que proveían estaba duplicada, no
se trataba exactamente del tema, o se consideró que no brindaban datos relevantes. Se obtuvieron 95
artículos, circunscribiéndose el estudio a 50 que enfocaron estas temáticas con un enfoque actualizado.
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La cadena transportadora de electrones como fuente de EROs
El oxígeno molecular (O
2
) presente en la atmósfera es un bi-radical por tener dos electrones
desapareados en su orbital electrónico más externo y es por tanto un radical libre.
(6,7)
El 95% de la
cantidad total del O
2
que se respira sufre una reducción tetravalente catalizada en el complejo IV
(citocromo C oxidoreductasa) de la CT e
-
y se convierte en agua, lo cual resulta indispensable para la
obtención de energía metabólica o ATP
(8,9)
. Por otra parte la interacción del O
2
como bi-radical y las
flavoenzimas respiratorias en la CTe
-
facilita reacciones de reducción univalente (1e
-
) del O
2
, lo que
provoca la síntesis de O
2
.-
(anión superóxido), H
2
O
2
(peróxido de hidrógeno) y HO
.
(radical hidroxilo),
denominados especies reactivas derivadas del O
2
(EROs);
aunque el H
2
O
2
, no es un radical.
(10,11)
En
otras palabras, aunque la reducción tetravalente del O
2
al final de la CTe
-
, es un proceso eficiente
(12)
,
dado que el O
2
sufre reducciones univalentes, por lo que la generación de EROs se considera un
subproducto de la respiración aeróbica mitocondrial aún en condiciones normales.
(13)
La producción de EROs y sus interacciones con otras moléculas radicálicas y no radicálicas en diferentes
localizaciones sub-celulares es importante. Aunque la producción está contrarrestada fisiológicamente
por mecanismos antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos que disminuyen los efectos deletéreos de las
EROs, éstos no son suficientes y se produce un estado pro-oxidante, el estrés oxidativo.
(12,14)
El cerebro
representa el 2% del peso corporal, utiliza el 15 % del gasto cardíaco y consume el 20% del O
2
en cada
inspiración,
(15)
características que junto a su poca capacidad antioxidante y su alto contenido de ácidos
grasos poli-insaturados fácilmente oxidables lo hacen un órgano vulnerable al estrés oxidativo.
(16)
En
este sentido la literatura actual hace referencia a la importancia del estrés oxidativo en trastornos
degenerativos como la enfermedad de Alzheimer (EA).
(12,16)
La mitocondria es el organelo sub-celular cuya función fundamental es la producción de energía
metabólica por medio de la transferencia de e
-
a través de los complejos I, II, III y IV de la cadena
respiratoria para la síntesis de ATP en el complejo V o ATP sintetasa, proceso denominado fosforilación
oxidativa (FO). Los cuatro complejos de la cadena transportadora de e
-
, son agentes reductores multi-
enzimáticos que contienen metales de transición, catalizan sucesivas reacciones de óxido-reducción
(reacciones redox) y son diversos en su composición química.
El complejo I se denomina NADH/Coenzima Q oxido-reductasa y está compuesto por más de 40
proteínas, mientras que el Complejo II sólo tiene 4. Los complejos I, III y IV existen y funcionan como
un super- complejo multi-enzimático, mientras que el II constituye un punto de contacto molecular entre
el ciclo de los ácidos tricarboxílicos (C de Krebs) y la CTe
-
. La Coenzima Q y el citocromo c son
portadores electrónicos móviles que facilitan la transferencia de e
-
a través de la cadena respiratoria
mitocondrial (CRM).
El complejo IV o citocromo-oxidasa posee grupos prostéticos que contienen dos grupos hemos y dos
átomos de cobre (Cu
2+
) y utiliza un mecanismo de óxido-reducción que consiste en acumular los
equivalentes de reducción para luego transferirlos al O
2
, la reducción a dos moléculas de H
2
O, y la
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disminución de EROs.
(12)
No obstante la efectividad de este mecanismo de reducción tetravalente del O
2
en el complejo IV en condiciones normales determina que del 0,1 al 1% o 2% del O
2
que es consumido
en la respiración mitocondrial se convierte en O
2
.-
.
(12,13)
Los autores de la presente revisión coinciden en
lo planteado en la literatura, al reconocer que la mitocondria es por tanto la fuente principal de EROs,
debido a que la producción de O
2
.-
a pesar del efecto antioxidante de las superóxido dismutasas,
mitocondrial (SOD- Mn o SOD-2) y citosólica (SOD-Cu
2+
/Zn
2+
o SOD-1) aporta hasta el 90% de las
EROs de origen endógeno.
(17,18)
La mayor parte de las EROs generadas en la Cte
-
en condiciones fisiológicas se originan en los
complejos I
19
y III; pero el aporte particular de cada complejo a la cantidad total de O
2
.-
mitocondrial
varía según los tejidos u órganos, el estado fisiopatológico de los mismos y el potencial redox de los
componentes de la CTe
-
.
17
En condiciones normales el complejo I (NADH CoQ oxido reductasa)
constituye la fuente principal de EROs mitocondrial en el tejido cerebral,
(20)
mientras que en situaciones
patológicas como la isquemia o en la apoptosis, el complejo IV está inhibido y el complejo III es el
principal generador del O
2
.-
mitocondrial.
(21)
Interrelaciones metabólicas del estrés oxidativo y del estrés nitroso- activo
El estrés oxidativo una vez producido activa otros generadores de EROs debido a que existe una
interrelación de los procesos que constituyen fuentes celulares de EROs : la CTe
-
, las distintas
isoformas NADPH oxidasas de las membranas, plasmática, del retículo endoplásmico (RE) y de los
endosomas (ES), las óxido nítrico sintasas (NOS
s
) y la xantino oxidasa citosólica (X.O).
(10,22,23)
Las
moléculas de O
2
.-
generadas en el complejo I son liberadas a la matriz mitocondrial y sufren
dismutación enzimática a H
2
O
2
por la SOD-Mn (SOD-2). Las generadas en el complejo III son
liberadas a la matriz y al espacio inter-membranoso, llegan al citosol a través de las acuaporinas y son
convertidas igualmente a H
2
O
2
por la SOD- Cu
2+
/Zn
2+
.
(24,25)
En el citosol el O
2
.-
remanente activa a la NADPH oxidasa de la membrana plasmática.
(17,24)
La
activación de la NADPH oxidasa es regulada de forma indirecta por la SOD-Mn(SOD-2) de las
mitocondrias cuya actividad catalítica modula la concentración mitocondrial de O
2
.-
. La SOD-2 se
estimula por la angiotensina II, pues ésta al unirse a su receptor promueve la generación de O
2
.-
mediante
la activación de las NADPH oxidasas 1 y 2 de la membrana plasmática y del retículo endoplásmico.
(23)
Lo anterior pone de manifiesto cómo la generación del O
2
.-
mitocondrial influye en la activación de los
mecanismos enzimáticos que dan lugar al aumento de la formación de O
2
.-
citosólico y cómo los niveles
de O
2
.-
tanto en la mitocondria como en el citosol dependen de la actividad catalítica de las SODs en esos
compartimentos.
Las SODs producen las moléculas de H
2
O
2
, que en presencia de metales de transición como hierro
(Fe
3+/2+
) y cobre (Cu
2+/1+
) según la reacción de Haber- Weiss5,
(10,12)
dan lugar al radical hidroxilo (HO
.
),
el cual es una especie radicálica químicamente muy reactiva
,5
. Por otra parte el O
2
.-
de las células
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endoteliales generadas por las NADPH oxidasas 1 y 2 de la membrana plasmática de estas células es
convertido a H
2
O
2
por la SOD extracelular
(SOD-3).
Las NADPH oxidasa 1 y 2 de las membranas del RE y los endosomas son otra fuente de O
2
.-
en el citosol
que sufre dismutación enzimática a H
2
O
2
mediada por la SOD-1. Las moléculas de H
2
O
2
generadas en la
membrana plasmática, en el RE o en los endosomas (ES) abren los canales de K
+
de las membranas
mitocondriales mediante la activación de la subunidad ε de la proteína quinasa C (PKC-ε), provoca un
influjo de K
+
hacia la mitocondria, disminuye el potencial de membrana mitocondrial, inhibe así el
funcionamiento del complejo I de la CTe
-
y aumenta la formación de O
2
.-
mitocondrial.
(26,27)
El O
2
.-
puede reaccionar con el NO
.
(óxido nítrico), el cual es el producto de la reacción catalizada por
las isoenzimas óxido nítrico sintasas (NOS
s
) que utilizan la L- arginina como sustrato. Esta reacción con
el NO
.
produce otra molécula no radical altamente reactiva que es el peroxinitrito (ONOO
-
). El ONOO
-
oxida una variedad de biomoléculas en la propia célula o en células adyacentes con la producción del
radical anión carbonato (CO
3
-
), el dióxido de nitrógeno radical (NO2.-) y el HO
.
.
(24)
El ONOO
-
además
está en equilibrio con el ácido peroxinitroso (ONOOH), el cual en un ambiente hidrofóbico puede sufrir
fisión homolítica y se transforma en una origen adicional de HO
.
.
(10,23)
La disfunción mitocondrial en la etiopatogenia de la EA
La enfermedad de Alzheimer (EA) es la demencia de mayor prevalencia mundial y constituye un
trastorno degenerativo crónico y progresivo caracterizado por una pérdida de la memoria, el
pensamiento y la personalidad.
(15,17)
A partir de estudios histopatológicos de muestras de tejido cerebral
de pacientes fallecidos con la EA ha sido demostrado que este trastorno presenta dos características
fundamentales que son los depósitos extracelulares de sustancia amiloide β originados del clivaje de la
proteína precursora de la sustancia amiloide β (PPAβ) y las proteínas tau hiperfosforiladas que se
acumulan dentro de las neuronas y forman filamentos en doble hélice. Estos compuestos afectan
principalmente el tejido neuronal de la corteza pre-frontal, temporal, del hipocampo y regiones
subcorticales esenciales para la función cognitiva.
(10,27,28)
La etiología del Alzheimer no ha sido esclarecida y actualmente constituye un importante campo de
investigación; entre los factores a tener en cuenta respecto a su origen están la predisposición genómica,
el déficit en la producción de acetilcolina, la acumulación del péptido amiloide β, la cascada
mitocondrial y la pérdida de la homeostasis neuronal del Ca
2+
.
(29)
El ADN mitocondrial heredado por vía materna determina la función y durabilidad de las
mitocondrias,
(30)
cuyo nivel basal del funcionamiento mitocondrial está determinado genéticamente; y
está influido por factores ambientales.
(26)
Sin embargo sólo en el 10% de los pacientes estudiados se ha
podido establecer la existencia de mutaciones en los genes que codifican el PPAβ, involucrada en la
formación de los depósitos de sustancia amiloide β.
(17,27)
Por lo tanto se postula que el Alzheimer en la
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mayoría de los casos es un trastorno neurodegenerativo adquirido,
(15,17,31,32)
cuyo principal factor de
riesgo es el envejecimiento,
(25)
además de la diabetes mellitus entre otros factores.
(33)
A partir del estudio de la evolución clínica de los pacientes con la EA se conoce que tiene un largo
período de latencia antes que aparezcan los síntomas y que el diagnóstico sea realizado. Este período se
conoce como trastorno cognitivo ligero (TCL), durante el cual no hay depósito de sustancia amiloide β,
ni de proteínas tau.
(32,34)
Se desconoce si la acumulación del péptido amiloide β y las proteínas tau llevan
al desarrollo de la EA o si éstos son marcadores histológicos que aparecen producto de la enfermedad.
(35)
Existen evidencias clínicas y experimentales que indican que el desarrollo de la placas de sustancia
amiloide β por sí sólo no provoca la neurotoxicidad y que otros procesos bioquímicos como la disfunción
en la dinámica y la regulación de la actividad mitocondrial están alterados.
(29,31,32)
No se conoce en
detalles el mecanismo por el cual llega la sustancia amiloide β a la matriz mitocondrial desde las placas
extracelulares
(19,33)
y cómo esta sustancia afecta la función mitocondrial, aunque hay varios estudios que
han demostrado que el péptido amiloide β provoca un déficit en el metabolismo energético y puede
permear no sólo la membrana plasmática sino también las membranas mitocondriales externa e
interna.
(34,35)
Otro estudio con similares resultados ha reportado que en el cerebro de las zonas afectadas del tejido
nervioso de pacientes con la EA, las PPAβ se acumulan en los canales mitocondriales que sirven para
importar proteínas desde el citosol, tales como las subunidades IV y Vb de la citocromo oxidasa que son
codificadas en el ADN nuclear. Esto afecta la actividad de este complejo enzimático e incrementa la
generación de EROs a partir de la disfunción del mismo.
(29,30,36)
Este grupo realizó otros estudios
recientes donde utilizaron ratones Tg para obtener un modelo experimental de EA con la sobreexpresión
de una forma mutante de la PPAβ y se constató niveles disminuidos de actividad citocromo oxidasa, de
la síntesis de ATP neuronal y de la utilización de la glucosa comparados con el grupo control.
(31,32,37)
Los resultados de otros estudios anteriores habían sugerido que la disminución del metabolismo de la
glucosa en el tejido cerebral en la EA está asociada con una expresión neuronal reducida de genes
nucleares. Específicamente con genes que codifican algunas de las subunidades de los diferentes
complejos de la CTe- y algunas enzimas necesarias en la degradación oxidativa de la glucosa y en el
ciclo de Krebs, como la piruvato deshidrogenasa y la α cetoglutarato deshidrogenasa, lo cual altera el
mecanismo de la respiración celular y facilita el aumento de la producción de EROs.
(28,36,37)
Hipótesis de la cascada mitocondrial
Acorde a la hipótesis de la cascada mitocondrial propuesta por Swerdlow y Khan en 2004
30,37
para
explicar la etiopatogenia de la EA adquirida y de aparición tardía; también llamado Alzheimer
esporádico, la disfunción mitocondrial es el evento primario que causa los depósitos de sustancia
amiloide β, el acúmulo intracelular de proteínas tau hiperfosforiladas, la muerte neuronal y la
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degeneración sináptica que caracterizan a la EA.
(26,29)
Resultados de estudios experimentales y clínicos
posteriores indican también que la disfunción mitocondrial es un evento temprano en la etiopatogenia del
Alzheimer.
(10,25,38)
El tejido neuronal en pacientes que sufren la EA muestra un metabolismo energético
disminuido, la degradación oxidativa de la glucosa se mantiene en una línea basal o sufre una
disminución longitudinal que se correlaciona con la progresión clínica de la enfermedad.
(4,27,37)
Aunque el origen y los mecanismos de la disfunción mitocondrial y por tanto del metabolismo
energético neuronal no han sido completamente esclarecidos, existen evidencias científicas que
sustentan la hipótesis de que estas alteraciones y el daño oxidativo provocado ocurren previo al debut de
la enfermedad y antes de la aparición del péptido amiloide β lo que apunta a la disfunción mitocondrial
neuronal como causa principal de la transformación amiloidogénica de la PPAβ.
(10,26,36)
Según la
hipótesis de la cascada mitocondrial el péptido amiloide β, es visto como un marcador de envejecimiento
neuronal; pero no como causa de la EA aunque el funcionamiento mitocondrial está afectado
progresivamente por la agregación del péptido amiloide β y las proteínas tau una vez que estos eventos
acumulativos comienzan a producirse.
(28,37,38)
Por tanto, los autores de la presente investigación consideran esencial entender cómo se produce el
déficit energético mitocondrial para poder idear nuevas terapias capaces de detener la progresión de la
enfermedad. Una de las teorías que explican la influencia del péptido amiloide β en el funcionamiento
mitocondrial es su capacidad de unión a los grupos hemos del complejo IV, lo que altera el
funcionamiento de éste, interfiere así el metabolismo energético celular y aumentan la formación de
EROs en la mitocondria.
(39)
Por otra parte existe un grupo de evidencias que demuestran que en los
estadios tempranos de la EA hay desbalance entre los procesos de fusión y fisión mitocondriales que
lleva a disminución del porcentaje de mitocondrias dentro de las neuronas así como cambios en el
tamaño y la forma mitocondriales en las células nerviosas.
(35,39,40)
Además del desequilibrio de estos
procesos de fisión y fusión, de la agregación de la sustancia amiloide β, de las proteínas tau y de la
alteración del metabolismo energético neuronal, la afectación en el funcionamiento del complejo
citocoromo c oxido-reductasa es el evento más referenciado por la mayoría de los investigadores en la
etapa inicial del Alzheimer
(4,5,10,28,39,40)
y tiene por lo tanto un peso importante en la etiopatogenia de la
enfermedad.
Es necesario enfatizar que el trastorno de la respiración celular origina mayor estrés oxidativo ya que las
EROs mitocondriales tienen diversas moléculas blancos como los propios componentes de la CTe-, los
fosfolípidos de las membranas plasmáticas de las neuronas y el ADN mitocondrial y nuclear.
4,40
De
manera que las interacciones del estrés oxidativo y la disfunción de la CTe – crean un círculo que se
auto-amplifica y contribuyen en la patogénesis del Alzheimer.
La alteración de la homeostasis neuronal del Ca
2+
La mayor parte del ATP neuronal se consume en modular los flujos de iones en las membranas,
plasmática, del RE y de los ES, los cuales controlan a su vez los niveles intracelulares de Ca
2+
.
(42)
Los
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niveles de Ca
2+
en los distintos compartimientos neuronales determinan las señales esenciales en la
trasmisión sináptica y las comunicaciones inter y para-celulares en este tejido. Muchos reportes apoyan
la hipótesis del Ca
2+
, la cual postula que la elevación de este importante catión en las neuronas
constituye el mecanismo principal de la transformación amiloidogénica, la muerte neuronal y el declive
cognitivo del Alzheimer.
42,43
Al margen de si la alteración del metabolismo del Ca
2+
sea causa o efecto,
se cuenta con suficiente evidencia que demuestra que en la EA niveles elevados de Ca
2+
en las neuronas
son elevados y esto implica una sobrecarga en la mitocondria y en el RE.
(44,45)
La causa del trastorno del
calcio está relacionada con la excesiva producción de EROs, el desequilibrio metabólico y la disfunción
mitocondrial que caracterizan a la EA.
(46)
El sistema de intercambio Na
1+
/Ca
2+
constituye el principal mecanismo de eflujo mitocondrial de Ca
2+
en
las células excitables
(44,46)
y es por lo tanto un blanco para modular la sobrecarga mitocondrial de Ca
2+
.
Los resultados de un reciente estudio con múltiples modelos experimentales de EA demuestran que
existe una disfunción del eflujo mitocondrial de Ca
2+
dependiente de la edad y que la expresión de los
genes que codifican para las proteínas del sistema de intercambio Na
1+
/ Ca
2+
en las membranas celulares
se pierde en la corteza frontal de pacientes con EA esporádica y familiar.
(40,42,43)
Estos resultados pudieran ser un punto de unión entre la hipótesis de la cascada mitocondrial y la
alteración en la homeostasis intracelular del Ca
2+
, pues acorde con estos investigadores existen factores
iniciadores como el envejecimiento y la disminución del metabolismo energético celular que provocan
un incremento de Ca
2+
en la matriz mitocondrial que tiende a incrementar la síntesis de ATP en la FO.
Este mecanismo inicialmente compensatorio se convierte en una mala adaptación ya que provoca una
sobrecarga mitocondrial de Ca
2+
y a su vez origina una severa disfunción mitocondrial.
47,48
Estudios
histopatológicos post-mortem de cerebro de pacientes con EA han demostrado un importante daño
oxidativo que determinaría alteración en el sistema de eflujo mitocondrial de Ca
2+
, alteración total del
metabolismo celular, a la necrosis neuronal y por tanto a la neurodegeneración.
(37)
Marcadores diagnósticos de la EA
Los sub-productos del ataque oxidativo a los fosfolípidos de las membranas celulares son aldehídos
reactivos como el 4-hidroxinonenal, el malonildialheído (MDA) y además los isoprostanos, que se
originan de la peroxidación del ácido araquidónico.
(4,37)
En estudios clínicos se ha comprobado que la
concentración de isoprostanos en el líquido cefaloraquídeo (LCR), la sangre y la orina están
significativamente aumentados en pacientes con la EA y sus niveles se correlacionan con la severidad de
la enfermedad
50
. Otro estudio clínico similar determinó que las personas con TCL presentaron
igualmente niveles significativamente altos de isoprostanos en el LCR, el plasma y la orina comparado
con el grupo de sujetos controles de la misma edad.
(37,49)
Resultados similares evidencian niveles elevados de MDA en el hipocampo, la corteza temporal,
occipital y los glóbulos rojos
(4,37,49)
en estudios post- mortem de pacientes con una enfermedad
avanzada. Otros marcadores del daño oxidativo como los altos niveles de proteínas oxidadas, productos
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glicosilados y modificaciones oxidativas del ARN y de los ADNs nuclear y mitocondrial han sido
encontrados en tejido cerebral post mortem de pacientes con la EA y en tejidos periféricos de pacientes
con TCL
(37,49)
y de portadores del gen que codifica la Apolipoproteína E-4 (ApoE -4)
(44)
el cual es un
factor de riesgo de padecer la forma esporádica del Alzheimer. Otro indicador diagnóstico de la EA es
medir la degradación oxidativa de la glucosa mediante la tomografía de emisión de positrones con
fluorodesoxiglucosa (TEP-FDG). Se ha constatado que el metabolismo neuronal de la glucosa está
reducido en los pacientes con TCL o en aquellos en estadios prodrómicos de la EA,
(49)
así como en los
portadores del gen de la ApoE-4.
(44)
Esto es relevante pues la disminución de metabolismo de la
glucosa asociada a la disfunción mitocondrial temprana ha sido demostrado en múltiples modelos
experimentales de EA
(27,32)
y en pacientes que padecen la enfermedad
(30,33,34)
y pudiera ser la causa del
estrés oxidativo
(26-28,31,33,50)
y de la disfunción sináptica que caracterizan a la etapa inicial de este
trastorno neurodegenerativo.
Conclusiones
La etiología de la EA no ha sido completamente esclarecida. Los mecanismos que se postulan para
explicarla son la hipótesis de la cascada mitocondrial, la neurotoxicidad del péptido amiloide β, la dis-
regulación del metabolismo neuronal del Ca
2+
y el desequilibrio de los procesos de fusión y fisión
mitocondriales. No está claro si estos eventos son causa o consecuencia de la enfermedad; no obstante
todos cursan con un aumento en la producción de EROs.
Entre estos mecanismos, la alteración del funcionamiento mitocondrial es un evento primario que ocurre
precozmente y origina un gran incremento en la generación de O
.-
mitocondrial y consecuentemente un
estrés oxidativo neuronal. Por esta razón medir el metabolismo energético mitocondrial, la utilización de
la glucosa y los marcadores del daño oxidativo constituyen ya un novedoso abordaje diagnóstico –
terapéutico del Alzheimer que en el futuro próximo se aplicará en la práctica médica por lo que es
esencial una constante actualización del tema y una mejor comprensión del mismo.
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distribución y reproducción no comerciales y sin restricciones en cualquier medio, siempre que sea debidamente citada la fuente primaria
de publicación.
Conflicto de intereses
Los autores declaran que no existen conflictos de intereses.
Contribución de autoría
MAMS: ideó la investigación; describió la estrategia de búsqueda, análisis de los artículos recuperados,
contactó adicionalmente a expertos en el tema a fin de obtener recomendaciones adicionales.
LYRR: contribuyó al análisis de los artículos recuperados, escribió el manuscrito.
ACM: evaluó el planteamiento del problema y la estrategia de búsqueda, contribuyó al análisis de los
artículos recuperados, escritura del manuscrito.
YHR: contribuyó al análisis de los artículos recuperados, escribió el manuscrito.
Todos los autores participaron en la discusión de los resultados y han leído, revisado y aprobado el texto
final del artículo
