Neurodegeneracion cambios conformacionales de proteinas Pedro
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Enfermedades priónicas (en qué estamos hoy?) Neurodegeneración Pedro Piccardo University of Edinburgh Agosto de 2010 Inst Neurol MVD Agosto 2010 vs Inst Neurol Introduccion Salud Publica Investigacion Futuro Idiopatica (esporadica) Enfermedad de Creuzfeldt-Jakob (CJD), insomnia fatal (IF) Familiar CJD, Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS), IFF Iatrogenica CJD Zoonosis vCJD sCJD 60 aňos - Demencia, mioclonias (4 meses) vCJD 28 aňos - Sintomas neuropsiquiatricos, parestesias, ataxia (14 meses) [madre/hijo] GSS 20- >60 aňos - Ataxia, demencia (meses / aňos) - EEG - LCR (14.3.3) - Imagenes MRI - Updated clinical diagnosis criteria for sCJD (Brain 2009) PET- Visualization of prion aggregates in the living brain of GSS pts (Brain Pathol 2010) - Estudio genetico (PRNP) - Estudio bioquimico (WB) - Histopatologia (biopsia, autopsia) CJD mimicking CBD – J Neurol 2005 Atypical CJD mimicking FTD - J Neurol Sci 2008 Stoke-like presentation of CJD – Cerebrovasc Dis 2004 CJD in two adolescents – J N N Psych 2006 Alzheimer’s-type neuropathology 28 yrs dural graft (iCJD) - J N N Psych 2006 IADC – 17 pacientes con GSS presentacion atipica: 10 diag. AD, PD, OPCA, CBD, PSP 8 sin degeneracion espongiforme MELAS that induces subacute dementia mimics CJD - Int Med 2004 The Tower of Babel' by Pieter Brueghel the Elder, 1563 porteina prion normal PrPC poteina prion anormal PrPSc - PrPRes - PrPCJD - PrPGSS - PrPD - PrP* - PrPTSE degeneracion espongiforme (HE) proteina prion (PrP) “tipo sinaptico” amiloide (tioflavina-s) sin degeneracion espongiforme (HE) NO SPONGIFORM DEGENERATION deposito PrP “placa” vCJD transfundido portador asintomatico donador de sangre / f-VIII vCJD Que diferencia a estas enfermedades de otras neurodegenerativas? Teoria prion: proteina infectante PrPTSE es el agente PrPTSE insoluble / resistente a proteasas PrPC PrPTSE PrPTSE (agente) implica la presencia de enfermedad Test diagnosticos basados en la deteccion de PrPTSE Enfermedades de baja prevalencia - test diag alta sensibilidad y especificidad PrPTSE correlaciona con infectividad … pero no siempre…… Nature 1992, Science 1997, J.Virol 1993, EMBO 1999, PNAS 2007, JBC 2007 Hipotesis Grupo heterogeneo de enfermedad - diverso mecanismo patogenico PrPC fundamental para el desarrollo de enfermedad Existen isoformas de PrPTSE no asociadas a infectividad? ADN transcripcion ARN translacion PROTEINA plegamiento proteinas proceso seleccion biologico para lograr mejor funcion principio de evolucion basado en conservacion de energia CONTROL DE CALIDAD chaperones proteasoma (ubiquitina) lisosoma (autofagia) (REPARACION) (DEGRADACION) Proteinopatias ER (serpinopathies) Intranuclear (ubiquitin-huntingtin) Citoplasmatico (synucleinopathies) (tauopathies) Extracelular (Aβ – PrPTSE) • Perdida de funcion? •Ganancia de funcion toxica ? • Cual es la molecula neurotoxica? • Amiloidogenesis mecanismo protector? • Que produce la muerte neuronal? • Cual es la participacion de la glia en lam patogenia de la enfermedad? • Neurodegeneracion - Infeccion - uno o dos mecanismos patogenicos? • Prionopatias? (enfermedades infecciosas) • Proteinopatias? (enfermedades degenerativas) todos los modelos son malos - algunos son utiles modelos celulares vs modelos animales Transgenesis PrP rec PrP-Ko integracion multiple PrP endo PrP endo PrP endo PrP rec recombinacion homologa PrP rec PrP 102L integracion multiple PrP 102L normo-expresion PrPTSE Sobre-expresion de PrPP102L produce enfermedad – expresion normal de PrPP102L no Enfermedad por expresion de PrP P102L ? Por sobre-expresion de PrP (mutada o no) ? PrPTSE Tg P102L sobre-expresion PrPTSE PrPTSE Tg P102L normo-expresion Amiloidogenesis, sin enfermedad neurologica, sin degeneracion espongiforme Probablemente sobre-expresion de PrP, NO la mutacion producen enfermedad en este modelo Que efecto produce la sobre-expresion - PrP “normal” (PrPC) ? PrPTSE Sobre-expresion PrPC (sin mutacion) produce enfermedad neurologica no transmisible Precausion con la interpretacion de resultados en modelos con sobre-expresion Reproducen los modelos animales la enfermedad humana? J. Neuroscience 2008 Intento de transmision de enfermedad prionica (humana) a modelo Tg - (I) GSS P102L NO SPONGIFORM DEGENERATION Amyloidogenesis, sin enfermedad neurologica, sin degeneracion espongiforme Modelo para estudiar la formacion de amiloide – pero NO para estudiar GSS PNAS 2007 Intento de transmision de enfermedad prionica (HUMANA ) a modelo Tg - (II) GSS P102L Tranmision de enfermedad neurologica con degeneracion espongiforme Es posible reproducir enfermedad - degeneracion espongiforme Por-que algunas enfermedades prionicas son transmisible y otras no? - Modelo animal usado no es el adecuado? - Bajo titulo de infectividad en algunas variantes? - PrPTSE no infeccioso? IMPLICANCIA para el desarrollo de tests diagnosticos basados en deteccion de PrPTSE Son las enfermedades prionicas con degeneracion espongiforme “mas” transmisibles? Modelo de enfermedad familiar sin degeneracion espongiforme familias con insercion de extra repeticiones en PrP – fenotipo GSS A C PG14 B D PG14 E PG14 PG14 Encefalopatia no transmisible con acumulacion de PrPTSE PrPTSE se acumula en SNC sin formar placas de amiloide Que pasa a nivel sistemico? Neuron 1998, J Virol 2003, PNAS 2005 Expresion de PrP mutada (PG14) y patologia periferica expresion insolubilidad resistencia a proteasas PrPC soluble, sensible a proteasa PrPTSE insoluble, resistente a proteasa Acumulacion de PrPTSE a lo largo de la vida control Nervio periferico sin deg. axonal sin desmielinizacion control miopatia primaria - control (A,B) - nucleos centrales (C-F) fibras necroticas (D,E) - variacion tamaňo fibras (E) PG14 - Evaluacion musculo en pacientes c/enfermedades prionicas - Formacion de PrPTSE en la periferia satellite cell myofibers PrPC macrophage PrP00 myoblast PrP00 < cytokines < differentiation Mol Cell Biol-August 2010 (Stella R et al.) “Cellular prion protein promotes regeneration of adult muscle tissue” Que utilidad tienen estos modelos experimentales? - Estudiar neurodegeneracion sin infeccion (muerte neuronal, gliosis reaccional, perdida sinaptica) - Modelos con sobre-expresion (cuidado en interpretacion de datos) - Formacion de amiloide como posible mecanismo protector… - Oligomeros las moleculas mas toxicas? - Disociacion de amiloide podria ser contraproducente como terapeutica - Patologia periferica • PrPTSE no siempre asociado a infectividad • Cual es la funcion de PrPC Funcion de PrPC - Neuroproteccion Prion protein with an octapeptide insertion has impaired neuroprotective activity in transgenic mice Li A, Piccardo P, Barmada SJ, Ghetti B and Harris DA THE EMBO JOURNAL (2007) 26, 2777 - 2785 Futuro Role de PrPC en neurodegeneracion Expresion condicional de PrPC en neuronas Dextran sulfato Pentosan sulfate Heparan sulfato Rojo Congo Suranim Antibioticos Inmunomodulacion Ningun tratamiento efectivo hasta el momento Indiana University, US Washington University, US University of Kentucky, US University of Edinburgh, UK University of Leeds, UK NIH, USA BBSRC, UK MRC, UK Alzheimer’s Trust, UK
