Similitudes celulares y moleculares entre la ELA y la demencia

A primera vista, el trastorno del movimiento de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), también conocida como enfermedad de Lou Gehrig, y del trastorno cognitivo degeneración del lóbulo frontotemporal (FTLD), que subyace a la demencia frontotemporal, se manifiestan de maneras muy diferentes. Además, se sabe que afectan principalmente a regiones muy diferentes del cerebro. Sin embargo, los médicos y científicos han notado varias similitudes a lo largo de los años. Ahora, un nuevo estudio del Instituto Picower en el MIT (Estados Unidos) revela que las enfermedades tienen superposiciones notables a nivel celular y molecular, revelando objetivos potenciales que podrían generar terapias aplicables a ambos trastornos. Los hallazgos se publican en ´Cell´.

El nuevo artículo, dirigido por científicos del MIT y la Clínica Mayo (Estados Unidos), rastreó los patrones de expresión de ARN en 620.000 células que abarcan 44 tipos diferentes de células en la corteza motora y la corteza prefrontal a partir de muestras de cerebro post mortem de 73 donantes diagnosticados con ELA, FTLD o que no estaban afectados neurológicamente.

" Nos centramos en dos regiones del cerebro que esperábamos que se vieran afectadas de manera diferente entre los dos trastornos ", expone Manolis Kellis , coautor principal del artículo y profesor del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT. " Resulta que, a nivel molecular y celular, los cambios que encontramos fueron casi idénticos en los dos trastornos y afectaron a subconjuntos casi idénticos de tipos de células entre las dos regiones ". De hecho, uno de los hallazgos más destacados del estudio reveló que en ambas enfermedades las neuronas más vulnerables eran casi idénticas tanto en los genes que expresaban como en cómo estos genes cambiaban su expresión en cada enfermedad.

" Estas similitudes fueron bastante sorprendentes, lo que sugiere que la terapia para la ELA también puede aplicarse a la FTLD y viceversa ", comenta la autora principal Myriam Heiman , profesora asociada en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria y el Departamento de Ciencias Cognitivas y del Cerebro del MIT. "Nuestro estudio puede ayudar a guiar programas terapéuticos que probablemente serían efectivos para ambas enfermedades".

Otro descubrimiento clave del estudio es que los donantes de cerebro con formas hereditarias versus esporádicas de la enfermedad mostraron cambios en la expresión genética igualmente alterados, a pesar de que anteriormente se pensaba que tenían causas diferentes. Esto sugiere que procesos moleculares similares podrían estar fallando en el origen de las enfermedades.

" La similitud molecular entre la forma familiar (monogénica) y las formas esporádicas (poligénicas) de estos trastornos sugiere la convergencia de diversas etiologías en vías comunes ", apunta Kellis. " Esto tiene implicaciones importantes tanto para comprender la heterogeneidad de los pacientes como para comprender los trastornos complejos y raros de manera más amplia ".

Esta superposición fue especialmente evidente, según el estudio, al observar las células más afectadas. En la ELA, que se sabe que causa parálisis progresiva y, en última instancia, la muerte, las células del cerebro que corren mayor peligro son las neuronas motoras superiores (NMS) en la capa 5 de la corteza motora. Mientras tanto, en la demencia frontotemporal variante conductual (bvFTD), el tipo más común de FTLD que se caracteriza por cambios en la personalidad y el comportamiento, las neuronas más vulnerables son las neuronas fusiformes, o células de von Economo, que se encuentran en la capa 5 de las regiones más frontales del cerebro.

El nuevo estudio muestra que, si bien las células se ven diferentes bajo el microscopio y establecen conexiones distintas en los circuitos cerebrales, su expresión genética en la salud y la enfermedad es sorprendentemente similar.

El análisis también encontró otro tipo de neurona, que expresa altamente el gen SCN4B y que no estaba previamente asociada con ninguna de las enfermedades, también compartía muchas de estas mismas características y mostraba alteraciones similares. " Puede ser que los cambios en esta población celular mal caracterizada sean la base de varios fenómenos patológicos clínicamente relevantes ", puntuliaza Heiman.

El estudio también encontró que las células más vulnerables expresaban genes que se sabe que están asociados genéticamente con cada enfermedad, lo que proporciona una base mecanística potencial para algunas de estas asociaciones genéticas. Este patrón no siempre es el caso en las condiciones neurodegenerativas, insiste Heiman. Por ejemplo, la enfermedad de Huntington es causada por una mutación bien conocida en el gen de la Huntingtina, pero las neuronas más afectadas no expresan Huntingtina más que otras células, y lo mismo ocurre con algunos genes asociados con la enfermedad de Alzheimer.

Dadas las muchas similitudes moleculares y mecanísticas entre la ELA y la FTLD, Heiman y Kellis dijeron que sienten curiosidad por saber por qué algunos pacientes presentan ELA y otros con FTLD, y otros con ambas, pero en diferentes órdenes. Si bien el presente estudio examinó las neuronas motoras "superiores" del cerebro, Heiman y Kellis ahora buscan caracterizar también las neuronas motoras "inferiores" conectadas en la médula espinal, también en colaboración con Belzil.

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