Estudio del estrés oxidativo hepático asociado a la enfermedad de Alzheimer. Efecto del tratamiento con bexaroteno y/o genisteína

Resumen

La enfermedad de Alzheimer (EA) no tiene una etiología perfectamente definida. Una de las teorías que se barajan como causa de la EA es la del péptido ?-amiloide (?A). Esta molécula es neurotóxica y es capaz de producir estrés oxidativo. Se forma principalmente en el cerebro y se acumula formando placas extracelulares. Se ha sugerido que el ?A es el eje principal de la EA, y por tanto que a partir de esta molécula se desencadenan todos los procesos asociados a la EA, lo que se ha llamado la cascada amiloidea. Otra de las hipótesis es la que la relaciona con el estrés oxidativo. Este factor sería el agente que realmente provoca toda la serie de cambios descritos en los tejidos nerviosos, a través de las moléculas relacionadas con la EA, como el ?A. La acumulación progresiva del daño oxidativo a lo largo de los años podría explicar que sea una enfermedad asociada al envejecimiento. El hígado tiene, entre otras, la función de servir como un agente detoxificante de la sangre, por lo que será muy importante para eliminar restos nocivos que se encuentren en el sistema sanguíneo, como el ?A característico de esta patología neurológica. El ?A puede llegar a la sangre por mediación del transportador LRP-1, que lo saca del cerebro a la sangre, y desde aquí lo introduce en el hígado. El transportador RAGE tiene la particularidad de que es capaz de sacarlo de la sangre e introducirlo de nuevo en el cerebro. Por evidentes razones éticas no es posible realizar ciertos estudios en humanos, como el análisis de órganos, por lo que se emplean modelos animales. El modelo elegido por nuestro grupo de investigación es el ratón transgénico APPswe/PS1dE9 para la EA, porque es un modelo que desarrolla particularidades de la patología asociada a la EA en humanos, como es el depósito y posterior aparición de las placas de ?A en el ratón. El objetivo principal de la presente tesis es estudiar el estrés oxidativo hepático y los efectos del tratamiento con bexaroteno y/o genisteína asociados a la enfermedad de Alzheimer en un modelo animal. En la 1ª parte de esta tesis hemos analizado la relación entre el cerebro y el hígado. Trabajamos con machos y hembras wild type y APP/PS1 de diferentes edades, 3-5 meses, 10-13 meses y más de 20 meses, para ver la evolución de la patología asociada. Hemos analizado parámetros de estrés oxidativo en hígado, como la tasa de producción de peróxido de hidrógeno mitocondrial, oxidación proteica (medida como carbonilación), y lipoperoxidación (medida como malondialdehído). Para determinar esta relación medimos los transportadores LRP1, tanto en hígado como en cerebro, y RAGE solo en cerebro. También hemos determinado la concentración de ?A en sangre. Los resultados muestran cómo en los ratones APP/PS1 disminuyen los diferentes parámetros de estrés oxidativo en hígado con la edad, mientras que la concentración de ?A en sangre aumenta. Trabajamos con la hipótesis de que el hígado está detoxificando el ?A y en este proceso está generando radicales libres. Esta capacidad de degradación disminuiría progresivamente con la edad, lo que explicaría por qué hay menos estrés oxidativo y más ?A. Los resultados muestran que el transportador RAGE no cambia entre los diferentes grupos. Respecto al LRP1, disminuye con la edad en cerebro en ratones wild type y APP/PS1. En hígado disminuye con la edad solo en APP/PS1, y vemos que hay más en el ratón APP/PS1 que en el wild type en las edades de 3-5 meses y 10-13 meses. En resumen, vemos que el ?A se forma en el cerebro, que es capaz de salir a la circulación sistémica por mediación del LRP1, en mayor medida en edades jóvenes. A pesar de esto vemos que hay un mayor nivel en sangre en el animal viejo. Puede volver al cerebro por mediación del RAGE, pero no parece ser importante ya que no hay cambios en las edades estudiadas. La diferencia fundamental viene en el flujo hacia el hígado. En el animal joven hay un flujo mucho mayor que en el viejo, al haber más ?A, también se degradará en mayor medida y provocará los cambios en el estrés oxidativo. El estudio del mecanismo de aclaramiento cerebral del ?A nos llevó a interesarnos por elementos que sean capaces de contribuir a este proceso. Al disminuir la patología amiloidea asociada a la EA, se espera contribuir a la mejora de los síntomas de la enfermedad. Recientemente se ha publicado un innovador tratamiento para la EA, que parece tener un efecto positivo al menos en modelos animales. Este tratamiento consiste en la administración de bexaroteno, que es un medicamento usado en el tratamiento del linfoma cutáneo. La particularidad que lo relaciona con la EA se da por 2 vías. Por un lado incrementa la fagocitosis del ?A por la microglía. Por otro se une al dímero RXR-PPARg, lo que va a hacer que se sobreexprese la apolipoproteína E (apoE), que mediará la degradación del péptido del cerebro. Hace unos años nuestro grupo publicó que la genisteína incrementa los niveles de PPARg. Por tanto, pensamos que si la administración de este fitoestrógeno aumenta la disponibilidad del factor de transcripción puede incrementar la eficacia del fármaco. A parte de este efecto, la genisteína por sí sola puede tener efectos antioxidantes y neuroprotectores muy beneficiosos para la EA. En la 2ª parte de esta tesis, para probar un nuevo tratamiento para la EA diseñamos un experimento en el que hemos usado hembras ovariectomizadas, ya que la EA tiene una incidencia mayor en hembras a partir de la menopausia. Solo hemos usado APP/PS1 porque lo que nos interesa es el posible aclaramiento cerebral de ?A. Usamos ratones de 8 meses porque a esta edad ya presentan placas de ?A. Hemos determinado los niveles de ?A en cerebro y sangre, las placas amiloideas en cerebro, y los niveles de PPARg y apoE en cerebro. También los niveles de transaminasas en sangre. Se ovariectomizó los animales al principio del experimento. Los tratamientos administrados son los siguientes: • Control con agua. • Genisteína durante todo el experimento a la concentración de 0,022 mg/kg/día. • Bexaroteno durante 3 días a la concentración de 100 mg/kg/día. • Tratamiento conjunto, primero con genisteína durante 3 días para que sobreexprese PPARg, y durante 3 días más con bexaroteno. Al medir los niveles de ?A en cerebro se ve que los tratamientos reducen la patología amiloidea. Incluso se aprecia un cierto efecto sinérgico en el tratamiento conjunto. En conclusión podemos decir que el transportador LRP1 disminuye con el envejecimiento en cerebro e hígado. Ello hace que el flujo de ?A que entra al hígado sea menor, y por tanto se degradará en menor medida y disminuirá el estrés oxidativo hepático con la edad. Los tratamientos con bexaroteno y/o genisteína son efectivos para reducir la patología amiloidea, en el modelo animal APP/PS1 para la enfermedad de Alzheimer.