RESUMEN

En los últimos años, el interés sobre un grupo de enfermedades conocido genéricamente como "encefalopatías espongiformes transmisibles" ha resurgido con fuerza, especialmente por las implicaciones socioeconómicas de una de sus variantes: la encefalopatía espongiforme bovina. Estas encefalopatías parecen estar causadas por una partícula proteica denominada prión, isoforma de una sialoproteína de membrana presente en humanos y numerosas especies de animales, cuya función exacta aún se desconoce. Las investigaciones que se han realizado acerca de las encefalopatías espongiformes transmisibles han despejado algunas incógnitas acerca de su patogenia y epidemiología, aunque todavía se desconocen muchos datos importantes, especialmente los que se refieren al tratamiento, ya que por el momento no se dispone de ninguno que sea curativo y eficaz.

Palabras clave: Prión - Conversión PRPc a PRPsc - Western Blot - Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob - Tratamiento

Present perspectives on Creutzfeldt-Jakob disease: Pathogenesis, diagnosis and treatment

SUMMARY

In recent years, interest in the group of diseases generically known as "transmissible spongiform encephalopathies" has reemerged, mainly due to the socioeconomic implications of one of its variants: bovine spongiform encephalopathy. Transmissible spongiform encephalopathies seem to be caused by proteinaceous particles called prions, isoforms of a membrane protein which can be found in humans as well as in several animal species. Their precise function is still unknown. Although investigation into transmissible spongiform encephalopathies has clarified some uncertainties about its pathogenesis and epidemiology, many important questions remain. This is especially true for treatment, since no effective curative therapy exists as yet.

Key words: Prion - PRPc conversion into PRPsc - Western Blot - Creutzfeldt-Jakob disease - Therapy

INTRODUCCIÓN

Stanley Prusiner, en un artículo publicado en 1982 en la revista Science, explicaba cómo una partícula de naturaleza proteica (la proteína priónica o prión) era el agente causal del scrapie, enfermedad infecciosa que afecta de forma crónica a las ovejas y que se conoce desde hace más de 200 años, consistente en ataxia progresiva, temblor, consunción y prurito intenso (1, 2). Desde entonces hasta ahora se han reconocido, tanto en humanos como en animales, numerosas enfermedades producidas por priones, llamadas genéricamente "encefalopatías espongiformes transmisibles" (Tabla 1) (3), las cuales se caracterizan por una sintomatología fundamentalmente neurológica y por el aspecto vacuolado que adquiere el tejido cerebral afectado (4, 5).

En los últimos años ha resurgido con fuerza el interés por este grupo de enfermedades, especialmente debido a la reciente aparición de una nueva variante de la ya conocida enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (6-8). Esta nueva variante parece tener su origen en la ingestión de productos derivados de bovinos afectados por la encefalopatía espongiforme bovina o "mal de las vacas locas" (9, 10), que ha tenido importantes consecuencias socioeconómicas. La encefalopatía espongiforme bovina apareció en el Reino Unido a mediados de la década de 1980, tuvo su pico de incidencia en 1992 (con alrededor de 37.000 cabezas de ganado afectadas) y luego comenzó a declinar hasta nuestros días, en los que aún no ha desaparecido pero su incidencia es muy baja (11, 12). En total se han diagnosticado alrededor de 200.000 animales afectados en el Reino Unido (13). En España, los primeros casos de encefalopatía espongiforme bovina se detectaron en el año 2000 y hasta el 13 de marzo de 2002 se han encontrado 110 animales afectados (14).

LA NATURALEZA DEL PRIÓN

El scrapie es una enfermedad que se conoce desde hace más de 200 años, aunque las investigaciones para aclarar qué agente es la causa de las encefalopatías espongiformes se han desarrollado fundamentalmente a lo largo del siglo xx.

La hipótesis actualmente más aceptada por la comunidad científica acerca de la naturaleza del agente de estas enfermedades es que se trata de una partícula de naturaleza proteica, ya que hasta el momento no se ha conseguido aislar ningún ácido nucleico en dicho agente. Esta partícula es resistente a compuestos que normalmente inactivan a virus y viroides, mientras que aquellos procedimientos que modifican o hidrolizan proteínas consiguen una disminución en la infectividad del scrapie (1, 2, 15-19).

Las investigaciones acerca de esta proteína (denominada PRPsc o PRPres) han determinado que se trata de un polipéptido de 27-30 kilodalton (kD) de peso molecular, que a su vez es el core (o núcleo) resistente a la proteasa de una proteína mayor con un peso molecular de 33-35 kD (20).

Sorprendentemente, se encontró que la proteína priónica es la isoforma de una glucoproteína de membrana, presente en las neuronas y muchas otras células de mamíferos y aves (denominada PRPc, por celular) (21), de la que se desconoce su función exacta. Parece ser que interviene como molécula de reconocimiento y adhesión (en particular, parece ser importante en el reconocimiento de los iones de cobre) (22), y se cree además que está implicada en la transmisión sináptica (23).

La proteína priónica celular está codificada por el gen PRNP, que se encuentra en el cromosoma 20 (24). Se han realizado estudios en ratones a los que se ha eliminado el gen que codifica la proteína priónica (ratones knockout); en estos ratones no se aprecian alteraciones groseras en el tamaño, el peso ni la apariencia de su cerebro (25), aunque sí pequeños cambios (alteración del patrón del sueño, del ritmo circadiano, pequeñas alteraciones anatómicas en el hipocampo, etc.) (26), y lo que es más importante, no parecen ser susceptibles al agente productor del scrapie (27, 28).

Aunque la proteína priónica celular está presente en numerosas especies de animales (29), se sabe que existe una barrera interespecie para la transmisión de las encefalopatías espongiformes. Se ha observado que el periodo de incubación es menor en caso de transmisión entre miembros de la misma especie que cuando se trata de miembros de distintas especies (30). Este importante hecho parece tener su origen en la mayor o menor homología entre las estructuras primarias de las proteínas priónicas de cada especie (de tal forma que a mayor homología en la secuencia de aminoácidos menor barrera interespecie, y viceversa) (31).

La proteína priónica celular puede encontrarse glucosilada o no. La forma glucosilada puede estarlo con una o dos cadenas de oligosacáridos unidas a sendos residuos de asparragina. A su vez, se halla unida a la membrana celular por una molécula de glucosilfosfatidilinositol. Estos distintos patrones de glucosilación de la proteína (según se aprecia en el análisis mediante Western Blot) van a determinar diferentes cepas de proteína priónica alterada. Se han descrito cuatro patrones fundamentales y cada uno de ellos está en relación con un tipo diferente de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, tal y como se muestra en la Tabla 2 (32).

Se ha observado que en algunos pacientes con enfermedad de Creutzfeldt-Jakob esporádica pueden coexistir los patrones 1 y 2 en distintas zonas del cerebro. Parece ser que la glucosilación depende del tejido y que el prión podría depositarse en células y tejidos donde encuentra un patrón de glucosilación similar (33, 34).

Otro factor que afecta a este grupo de enfermedades es la existencia de un polimorfismo en posición 129 en la secuencia de aminoácidos de la proteína priónica, de tal manera que en dicha posición podemos encontrar tanto metionina (Met) como valina (Val) (24). La distribución de la población caucasiana con respecto a esta característica es la siguiente (35):

• 51% heterocigotos (Met/Val)
• 49% homocigotos (37% Met/Met, 12% Val/Val).

La homocigosidad para metionina y para valina en la posición 129 predispone a padecer encefalopatías espongiformes (36), o bien afecta a la edad de comienzo de los síntomas y a la evolución de las formas hereditarias (con un inicio más precoz y un curso más agresivo). En cuanto a la edad de inicio de la enfermedad, en general los casos homocigotos para valina (Val/Val) tienen una edad de aparición de los síntomas menor que los casos homocigotos para metionina (Met/Met) (37). La edad de aparición de los síntomas en los casos heterocigotos (Met/Val) varía según las series. En cuanto a la duración de los síntomas, en general es menor en los pacientes homocigotos para metionina que en los heterocigotos, y a su vez en éstos la duración es menor que en los homocigotos para valina (37).

Hasta el momento, todos los pacientes afectados por la nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob son homocigotos para metionina en la mencionada posición 129. Se ha estudiado la distribución de este polimorfismo en numerosas especies animales (entre ellas ganado vacuno), habiéndose encontrado homocigosidad para metionina en la mayoría de ellas (sólo se ha encontrado una especie de cérvidos, el ciervo Wapiti, que era homocigota para leucina en dicha posición 129) (38).

CONVERSIÓN DE PRPc A PRPsc

La diferencia fundamental entre PRPc y PRPsc radica en la estructura secundaria de la proteína, de tal forma que la proteína celular posee una mayor proporción de estructura a hélice (aproximadamente un 42%) que de hoja plegada b (un 3%), mientras que la proteína priónica anómala presenta una reducción en su proporción de estructura a hélice (que es de un 30% aproximadamente) y un importante aumento de la hoja plegada b (aproximadamente aumenta hasta un 43%) (39).

Para que se genere una molécula de PRPsc se proponen varios mecanismos (40):

• Mutación en una célula germinal del gen PRNP que desestabilice la proteína "normal" PRPc.
• Mutación en una célula somática que transforme PRPc en PRPsc.
• Que PRPc adopte de forma natural un estado intermedio inestable desde el que se transforme en PRPsc.
• Que PRPsc se obtenga a partir de una fuente exógena.

De cualquier modo, una vez generada la proteína priónica alterada, ésta se une a la proteína priónica celular, que actúa como molde para promover el cambio de conformación, generando así dos moléculas de PRPsc:

PRPc + PRPsc = 2 PRPsc.

En todo este proceso se cree que colaboran una serie de proteínas, llamadas genéricamente proteína X, que podrían ser específicas de tejido y que actúan como chaperonas, es decir, como moléculas que colaboran en el plegamiento de otras proteínas (41, 42).

DIAGNÓSTICO

En 1995 se describió por primera vez una enfermedad cuyos síntomas se parecen a la ya conocida enfermedad de Creutzfeldt-Jakob esporádica, pero con algunas peculiaridades. Por ejemplo, parece afectar a pacientes más jóvenes, con un inicio de los síntomas entre los 15 y los 35 años de media (a diferencia de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob esporádica, en la cual el comienzo de la clínica suele presentarse a los 55 a 65 años). En cuanto a la sintomatología, aunque también es fundamentalmente neurológica, al inicio predominan los síntomas psiquiátricos y sensitivos (mientras que al principio de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob esporádica predomina la demencia rápidamente progresiva) (43, 44). Sin embargo, los hallazgos anatomopatológicos y la detección de la proteína priónica anómala en el cerebro de estos pacientes llevaron a la conclusión de que se trataba de una nueva variante de la ya conocida enfermedad (8), que posteriormente se relacionó con la ingestión de productos derivados de bovinos afectados por la encefalopatía espongiforme bovina (9, 10).

El diagnóstico de certeza, cuando nos encontramos frente a un posible caso de nueva variante de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, se establece por la detección de PrPsc en el tejido cerebral afectado, bien por técnicas de inmunohistoquímica o bien mediante Western Blot (5, 32, 43-45). La obtención de una muestra de tejido cerebral puede realizarse por medio de una biopsia, aunque esto raramente se suele llevar a cabo ya que se trata de una técnica muy invasiva en el contexto de una enfermedad que por el momento carece de un tratamiento eficaz. Por ello, la certeza de que se trata de un caso de nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob suele establecerse generalmente tras la necropsia.

En el ganado bovino afectado se está empleando mayoritariamente como test diagnóstico el Prionics Check^® (Prionics AG, Zurich, Switzerland), basado en una técnica de Western Blot. En una primera fase, el tejido nervioso a investigar es tratado con proteinasa K para generar el fragmento PrP27-30, a la vez que se destruye PrPc. En una segunda fase, PrP27-30 se transfiere a un gel de poliacrilamida y, tras una separación mediante electroforesis y posterior transferencia a una membrana, ésta se identifica por su actividad inmunológica frente a los anticuerpos antiPrP (46).

Recientemente se ha realizado un estudio (47) en que se ha encontrado una isoforma de PrPsc presente en la orina (la cual se ha denominado UPrPsc), que no parece ser infectiva y que se excreta en la orina a la vez que PrPsc se va depositando en el sistema nervioso central (SNC), por lo que podría ser útil en el diagnóstico precoz de la enfermedad. Dicho estudio se realizó en hamsters con scrapie, en ganado bovino con encefalopatía espongiforme bovina y en personas afectadas de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (la mayoría de los pacientes padecían la forma hereditaria), y se encontró que UPrPsc estaba presente en la mayoría de los animales y en todas la personas estudiadas.

Otra técnica que se está investigando para el diagnóstico de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob es la amplificación cíclica de PrPsc, que emplea una metodología conceptualmente muy similar a la técnica de reacción en cadena de la polimerasa (48).

Para poder llegar al diagnóstico de esta nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, el Departamento de Salud del gobierno británico ha elaborado unos criterios diagnósticos con los que es posible establecer un diagnóstico de probabilidad o de certeza (Tabla 3) (49).

La detección de PRPsc en una biopsia de amígdala sólo es útil en la nueva variante humana de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, ya que parece que en estos casos el prión se encuentra en los tejidos linforreticulares en una etapa previa a su localización en el tejido cerebral. Sin embargo, no se ha establecido con precisión a partir de qué momento se puede detectar el prión en dichos tejidos, y se desconoce además el periodo de incubación de la nueva variante (50). Se ha descrito el caso de un paciente al cual se extirpó el apéndice ocho meses antes del comienzo de la clínica y en él se detectó PRPsc (51). También se han realizado estudios que han buscado masivamente la presencia de PrPsc en la amígdala en la población general (52-54).

PATOGENIA

En la naturaleza, tanto la encefalopatía espongiforme bovina como la nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob ocurren por un mecanismo de transmisión periférico (vía oral) (11, 12, 55). Sin embargo, los mecanismos por los cuales el prión llega al cerebro no son del todo conocidos. Lo que cada día parece estar más claro es que el prión se replica inicialmente en la periferia y en los tejidos linfoides (primero en las placas de Peyer de la mucosa del intestino y luego fundamentalmente en las amígdalas, el bazo y los ganglios) (56), para llegar posteriormente al SNC. Se ha propuesto que esto ocurre a través de un tejido que actúa como intermediario y que expresa PrP (57). Inicialmente se pensó que dicho intermediario podrían ser células del sistema linforreticular, en concreto los linfocitos B, puesto que los ratones deficientes en ellos eran "resistentes" al scrapie, mientras que los ratones deficientes en linfocitos T o en células foliculares dendríticas continuaban siendo susceptibles, presentando una forma de la enfermedad de rápida evolución (58). Más tarde se comprobó que la alteración de las células foliculares dendríticas presentes en los centros germinales del bazo también influía en la neuroinvasión de la enfermedad, por lo que se propuso entonces que los linfocitos B intervenían en la patogenia de la enfermedad alterando el desarrollo de dichas células foliculares dendríticas (59). Sin embargo, recientemente se han publicado datos que ponen en duda tales hipótesis, ya que demuestran que los ratones carentes tanto de células B como de células foliculares dendríticas son capaces de desarrollar scrapie (60), por lo que es posible que se necesiten nuevos estudios para aclarar el papel que representan las células del sistema inmunitario en la patogenia de esta enfermedad.

Otra de las líneas de investigación acerca de la patogenia de las encefalopatías espongiformes transmisibles se basa en que el prión llega al SNC a través del sistema nervioso periférico (SNP) (61, 62). Se han realizado estudios en que se intenta aclarar cuál de los dos mecanismos (SNP o células del sistema inmunitario) participa en la neuroinvasión del scrapie, y se ha encontrado que ambos parecen estar implicados, por lo que se cree que la patogenia de la enfermedad puede depender de la dosis del inóculo: a baja dosis se precisaría la intervención de las células del sistema linforreticular, y a dosis alta sería suficiente el transporte de PrPsc a través del SNP, aunque tampoco está claro el modo en que se produce este transporte (63). Recientemente se ha comprobado la presencia de PrPc en las células de Schwann que recubren el nervio ciático, y la conversión de PrPc en PrPsc utilizando una línea celular derivada de células de Schwann de ratón (la MSC-80), por lo que estas células podrían participar en el transporte de PrPsc hasta el SNC (64).

TRATAMIENTO

Hasta el momento no existe un tratamiento eficaz frente a esta enfermedad, a pesar de que se ha buscado con gran empeño. Fundamentalmente, las investigaciones han ido dirigidas hacia la búsqueda de fármacos que estabilicen a PRPc e impidan la formación de PRPsc. Así, se ha estudiado la acción de numerosas sustancias entre las que se encuentran polienos tales como la amfotericina B, colorantes como el rojo Congo, antiinflamatorios como la dapsona o la indometacina, o polianiones sulfatados como el pentosano polisulfato. En los estudios realizados, estos fármacos se han administrado generalmente en un periodo de tiempo muy cercano a la inoculación de los animales de experimentación con cepas productoras de scrapie (o bien poco antes de la inoculación o bien poco después de ella), y aunque en general sí eran capaces de prolongar el periodo de incubación de la enfermedad, no eran efectivos en evitar su progresión (65-69).

La búsqueda de un tratamiento eficaz que pudiese actuar en el periodo sintomático de la enfermedad orientó entonces las investigaciones hacia fármacos que fuesen capaces de eliminar PrPsc. Estos estudios se llevaron a cabo fundamentalmente en cultivos de líneas celulares infectadas de scrapie. Por ejemplo, se estudiaron fármacos inhibidores de la síntesis de colesterol (estatinas) basándose en que la formación de PrPsc parece tener lugar en microdominios de la membrana plasmática que contienen colesterol (70-72). También se han ensayado péptidos sintéticos que contienen una secuencia homóloga a PrP e interaccionan con ésta; parece que estos péptidos actúan evitando el paso de PrPc a PrPsc e impidiendo su plegamiento b. Pero estos péptidos atraviesan mal la barrera hematoencefálica y son de manejo complicado en la práctica clínica (73). Recientemente se han empleado poliaminas ramificadas para eliminar PrPsc de un cultivo de células ScN2a, y se ha comprobado que son eficaces cuando actúan sobre algunas cepas productoras de esta enfermedad, especialmente si existen condiciones que acidifiquen el pH del medio o si actúan en presencia de urea, aunque también pueden presentar problemas en relación al paso a través de la barrera hematoencefálica (74, 75). La búsqueda de fármacos que puedan atravesar dicha barrera adecuadamente ha llevado a investigar compuestos tales como la quinacrina y la clorpromazina (que es diez veces menos potente que la anterior), los cuales parecen ser capaces de eliminar PrPsc de un cultivo de células infectadas con scrapie (72). Otros estudios llevados a cabo en cultivos celulares de ScN2a han demostrado que la exposición a un anticuerpo monoclonal anti-PRP de clase IgG1 conocido como 6H4 (Prionics, Zurich, Suiza), que es capaz de unirse a PRPc, PRPsc o ambos, impide la conversión de la forma celular a la anómala. Asimismo, la exposición a la fosfolipasa C fosfatidilinositol-específica (PIPLC), que puede separar de la superficie célular la PRPc actuando sobre la molécula de glicosilfosfatidilinositol, es capaz de eliminar PRPsc en un cultivo de células de neuroblastoma de ratón N2a infectadas de scrapie (empleando para ello la cepa RML ­Rocky Mountain Laboratory­ adaptada a ratones) (76).

CONCLUSIONES

A pesar de los numerosos intentos realizados hasta el momento, aún no disponemos de un tratamiento curativo eficaz para las encefalopatías espongiformes transmisibles; sin embargo, los ensayos clínicos que se están llevando a cabo en la actualidad y la realidad de los numerosos estudios que se han venido realizando en los últimos años, son un buen indicativo de la importancia que se ha dado a este grupo de enfermedades, especialmente a raíz de la aparición de la nueva variante humana de la enfermedad de Creutzfeld-Jakob. Respecto a ésta aún existen numerosas dudas, fundamentalmente acerca de su patogenia, su epidemiología y, por supuesto, su tratamiento; por otro lado, el interés que ha suscitado en la comunidad científica permite esperar que muchas de las incógnitas se despejen en un futuro próximo.

AGRADECIMIENTOS

A Agustín Arce Fraguas y Juan Manuel Palacios Moreno, que pertenecen a la División de Biotecnología y Productos Biológicos de la Agencia Española del Medicamento, por su ayuda en la corrección de este artículo.

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