Daño oxidativo y regulación redox en el envejecimiento cerebralvulnerabilidad regional

Resumen

El presente trabajo explora el proceso de envejecimiento cerebral humano considerando las particularidades regionales (vulnerabilidad específica) en cuanto a eventos de daño oxidativo, respuesta antioxidante, metabolismo energético y moléculas implicadas en la inflamación. Se emplearon muestras de tejido post-mortem de 12 regiones cerebrales (corteza frontal, CF; corteza parietal, CP; giro cingulado, GC; corteza temporal, CT; corteza entorrinal, CE; hipocampo, H; tálamo, Tl; caudado, Cd; putamen, Pt; corteza visual, CV; sustancia nigra SN y vermis, Vr) provenientes de 18 sujetos sanos de mediana y avanzada edad (grupos de edad). Empleando proteómica redox se identificaron 30 proteínas susceptibles de ser lipoxidadas por NKT con patrones por edad y regionales específicos. La vulnerabilidad a la oxidación de estas proteínas, implicadas en procesos celulares claves, se relacionó con patrones de localización, estructurales y funcionales, explorados mediante análisis bioinformático. Además, el nivel global de NKT correlacionó con el nivel de oligómeros solubles, detectados por slot-blot, en CF, GC y CP. También, empleando Western-blot y densitometría se detectaron los niveles globales de marcadores de lipoxidación (NKT y MDA), glicoxidación (CEL y CML), defensas antioxidantes (SOD1, SOD2, CAT, GPX4, TRX1 y Nrf2), metabolismo energético (CI al CV, VDAC), metabolismo lipídico e inflamación (COX-2, CYP2J2 y vía NF-κB: p65, p50 e IκBα); y se exploraron sus diferencias con la edad en cada región comparando estadísticamente sus niveles entre grupos de edad. La lipoxidación proteica por NKT y MDA presenta cambios con la edad que ocurren de manera específica para la región cerebral y el marcador estudiado. Los niveles de NKT se modificaron con la edad solo en 4 regiones cerebrales (CF, Tl, CV y SN), en contraste los de MDA lo hicieron en 7 de ellas (CF, CP, CT, CE, H, Tl y Pt), siendo este último el marcador que experimenta más acusadamente cambios con la edad. El sentido de la variación fue mayormente hacia un aumento de la lipoxidación con la edad (excepto NKT en Tl y MDA en CT y CE). Existió una modificación de los niveles de COX-2 con la edad en 5 regiones cerebrales (aumento en CF, CP, CT, H y SN) y de los de CYP2J2 (disminución en CF, CT, H y Tl; aumento en Cd). CF, CT e H podrían ser particularmente susceptibles a alteraciones inflamatorias mediadas por derivados lipídicos con la edad. Los niveles globales de glicoxidación proteica tienden a aumentar durante el envejecimiento con patrones regionales específicos (CEL en CF, CT, Cd y Vr; CML en CF, CP, GC y CV), a excepción de una disminución en H (CML). Varias regiones mostraron aumentos con la edad de glicoxidación no coincidentes con los de lipoxidación (GC, CT, Cd y Vr); es posible que durante el envejecimiento el daño por glicoxidación juegue un papel más relevante en estas regiones que la lipoxidación. Se detectó una amplia modulación con la edad región-específica del nivel proteico de enzimas antioxidantes, y discreta del factor transcripcional Nrf2. Los niveles de VDAC disminuyeron con la edad en 3 regiones (CF, CE y SN), sugiriendo una disminución en el número de mitocondrias disponibles para producir ATP. En general, existió una amplia variación con la edad y regional en los niveles de los complejos mitocondriales del I al IV (CF, CP, GC, CT, CE, H, Tl, Cd, CV y Vr) y poca en el CV (CP y CT); indicando que la regulación del nivel de los mismos (CI al IV) se modifica ampliamente en el cerebro humano con la edad. Se detectaron pocas variaciones con la edad y en cuanto a regiones cerebrales en los niveles de los componentes de la vía de respuesta NF-κB explorados; GC, Cd y Pt son las regiones en las que parece existir una desregulación de los procesos mediados por esta vía con la edad.