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72 - Olga Bondolfi - Febrero 2012

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Disfunción del transportador de glutamato

Dra.

Dra. Olga Bondolfi 4) Reducida capacidad de transporte Estaría producida por la menor expresión de transportadores con su capacidad funcional normal. En la esclerosis lateral amiotrófica los EAAT 2 pueden disminuir en un 95 %, proliferando los EAAT2b, sin capacidad funcional (35). 5) Operación reversa del EAAT Normalmente, el gradiente de concentración favorece el transporte de glutamato hacia el astrocito, pero, durante eventos patológicos tales como la isquemia, la perturbación de las condiciones iónicas (ej. aumento del K+ extracelular) puede favorecer el transporte en reversa (36). 6) Necesidad de una activación adecuada del EAAT Los EAATs requieren para su activación la presencia de proteínas asociadas a los transportadores de glutamato (GTRAPs): son proteínas endógenas, localizadas en la membrana y en el citoplasma de numerosas células del SNC que regulan el tráfico de los EAATs dentro de la célula hacia la membrana. La traslocación a la membrana de los EAATs es un proceso clave en la regulación funcional de estos transportadores (36). Regulación de la transcripción, procesamiento del ARN mensajero (ARNm) y de la traducción • Uno de los ejemplos de regulación de la expresión de estos transportadores se observa en un polimorfismo descripto en el EAAT 2, que afecta al promotor de esta proteína. Este polimorfismo se asocia con altos niveles de glutamato y determina en pacientes que han sufrido isquemia cerebral un mayor deterioro neurológico. En estos pacientes, la magnitud del daño por excitotoxicidad estaría determinada genéticamente por el déficit en la recaptura del glutamato en la sinapsis (37). • Se describen diferentes ARNm para EAAT 2 y 3, lo que indica que estos ARNm sufren splicing alternativo (corte y empalme). • Se ha visto además, que los niveles del ARNm no se corresponden con los niveles de proteínas, lo que indica que se produce una regulación a nivel de la traducción (34). Regulación postraduccional Se han descripto dos posibles modificaciones postraduccionales: • 1) Fosforilación de EAAT 2 por PKC en astrocitos, que produce un aumento de la recaptación de glutamato cuando este transportador está fosforilado en un sitio específico de residuos de serina (mecanismo descripto por Casado y col. en 1993). • 2) También se ha demostrado que la N-glucosilación de EAAT 3 parece ser esencial para su inserción en la membrana y su correcta actividad (39). Hallazgos en humanos que sostienen la evidencia del rol de los EAAT en algunas enfermedades neurológicas Isquemia Como se mencionó anteriormente, en un estudio de Mallolas J y col. (2006) se reveló la existencia de un polimorfismo funcional en el promotor del EAAT 2, que determina disminución de su actividad, asociada con elevados niveles de glutamato. Los pacientes que tienen ese polimorfismo, presentan una mayor tendencia hacia una mala evolución neurológica postisquemia (37). Inage y col. (1998) en un estudio de hipoxia neonatal e injuria isquémica, encontraron disminuida la expresión cerebelar de EAAT 1 y EAAT 4. Los autores postulan que estas reducciones se deben a la vulnerabilidad selectiva de las células de Purkinje a la hipoxia y la isquemia, y a la particular riqueza del EAAT 1 en el cerebelo (40). Epilepsia Como se mencionó anteriormente, se ha encontrado acumulación de variantes de splicing del EAAT 2 en el hipocampo de pacientes con epilepsia temporal, sin esclerosis hipocampal (33). En pacientes operados por ser médicamente refractarios al tratamiento, se encontró disminución del EAAT 2 en el hipocampo con esclerosis (41). Esclerosis múltiple Se observó aumento de la concentración de glutamato en lesiones agudas de la sustancia blanca por reducción de la expresión de EAAT 1 y EAAT 2 en oligodendrocitos, presumiblemente por acción del Factor de Crecimiento Tumoral-alfa (TNF-alfa) citoquina proinflamatoria que se manifiesta durante la enfermedad, y tiene acción inhibitoria sobre la expresión de los transportadores de glutamato (42). Esclerosis lateral amiotrófica Desde 1998, en trabajos de Lin CL y col. se describen alteraciones de los transportadores de glutamato en la ELA esporádica: pérdida de EAAT 2 en la corteza motora y en la médula espinal (que llega al 95 %), aumento de la concentración de glutamato, excitotoxicidad neuronal y degeneración. También se observan múltiples EAAT 2 ARNm aberrantes en las áreas afectadas, que determinan la abundante presencia de los EAAT2b, sin capacidad funcional para la re-captura de glutamato (32). Enfermedad de Alzheimer Se observa una importante disminución de VGLUT 1 y 2 en la corteza prefrontal. La reducción de VGLUT 1 fue especialmente correlacionada con el grado de deterioro cognitivo. Infección por VIH, y patología neurodegenerativa En modelos animales de infección VIH (infección con SIV en monos rhesus) se observó una progresiva alteración de los EAAT 1 y 2, con una importante disminución de la misma en los animales que desarrollaron rápida inmunodeficiencia. Se observó también un incremento de la concentración del glutamato extracelular en el putamen de los animales infectados, muy vulnerable a la acción de la gp 120. 34 // EDITORIAL SCIENS

Psicofarmacología 12:72, Febrero 2012 Estudios previos han demostrado que el TNF-alfa liberado por la microglia activada inhibe la recaptura de glutamato por los astrocitos, y que está producido en abundancia durante la infección VIH (43). Wang y col. (2003) testearon los efectos del VIH y la proteína gp120 sobre la recaptura de glutamato y la expresión de los transportadores EAAT 1 y EAAT 2 en astrocitos humanos fetales in vitro, comprobando una down regulation del gen del transportador. Estas alteraciones en la re-captura del glutamato en la sinapsis estaría entre los mecanismos que llevan a la neuroinflamación y procesos neurodegenerativos en los pacientes afectados por el VIH (44). El transportador de glutamato en la hiperamonemia Estudios realizados en roedores expuestos a hiperamonemia aguda comprobaron una significativa reducción de GLAST y GLT-1 (homólogos del EAAT 1 y EAAT 2 en humanos). El incremento del glutamato extracelular que resulta de la menor expresión de los transportadores, se acompaña de significativos efectos en la morfología y función del astrocito, con despolarización e hiperhidratación (“swelling”) (45). En determinadas condiciones, el astrocito puede también liberar glutamato, por diferentes mecanismos Durante la última década, las investigaciones sobre la biología del astrocito han demostrado que puede liberar “gliotransmisores”, entre otros, glutamato. Los astrocitos pueden liberar glutamato por una variedad de mecanismos, por ejemplo, exocitosis. Los astrocitos contienen las proteínas necesarias para la liberación vesicular, incluídos VGLUTs, en microvesículas sinápticas (SLMVs, Bezzi 2004) (46, 47, 48) (Figura 6). Swelling/canales aniónicos: Bajo condiciones hipo-osmóticas, tal como ocurre en la isquemia, la mayoría de las células experimentan swelling y pueden compensar por este aumento de volumen con la apertura de canales aniónicos. Estos canales son permeables entre otras sustancias al glutamato (49). Operación reversa del transportador del glutamato: Normalmente, el gradiente de concentración, favorece el transporte del glutamato hacia el interior de los astrocitos. Durante situaciones extremas, tales como la isquemia o los bloqueos metabólicos, el gradiente electro-químico puede favorecer que los transportadores operen de manera reversa, resultando una liberación de glutamato desde los astrocitos (50). Exocitosis Ca2+ dependiente Ha sido demostrado que los astrocitos pueden liberar glutamato de manera Ca2+ dependiente. Numerosos estímulos que inducen elevación de Ca2+ en los astrocitos pueden conducir a la liberación de gliotransmisores, entre ellos glutamato, capaz de afectar la actividad de las neuronas adyacentes. La información adicional de que la liberación de glutamato por los astrocitos es controlada por moléculas ligadas a reacciones inflamatorias (TNF-alfa, prostaglandinas) vincula este mecanismo con patologías neurodegenerativas como FIGURA 6 Mecanismos de la liberación de glutamato por los astrocitos 1) Apertura de canales aniónicos regulados por volumen, inducida por swelling; 2) Operación reversa de los EAAT; 3) Exocitosis Ca2+ dependiente; 4) Intercambio cistina-glutamato; 5) “Gap Junctions”; 6) Receptores purinérgicos P2X. Modificado de Malarkey EB, ParpuraV. Glutamate release from astrocytes: impact on neuronal function. In:Häussinger D, Kirchels G, Schliess F. editors. Hepatic encephalopathy and nitrogen metabolism. London- Heidelberg Springer; 2006 p 60-86. EDITORIAL SCIENS // 35

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