Laboratorio de Fisiología de la Conducta

Presentación del tema: "Laboratorio de Fisiología de la Conducta"— Transcripción de la presentación:

1 Laboratorio de Fisiología de la Conducta
ACTUALIZACIÓN SOBRE NEURODEGENERACIÓN Laboratorio de Fisiología de la Conducta Febrero 2005 Noviembre 2010 Ximena Páez Facultad Medicina ULA

2 ? apoptosis ROS Neurodegeneración agregación de proteínas necrosis
UBIQUITINA Autofagia Neurodegeneración agregación de proteínas ESTRÉS OXIDATIVO apoptosis ? necrosis DISFUNCIÓN MITOCONDRIAL degradación de proteínas Excitotoxicidad Inflamación muerte neuronal metales Mal plegamiento Proteínas X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

3 II. PATOGENIA MOLECULAR
I. INTRODUCCIÓN II. PATOGENIA MOLECULAR III. ENF. NEURODEGENERATIVAS IV. FUTURO EN PREVENCIÓN, DIAGNÓSTICO Y TERAPÉUTICA X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

4 MECANISMOS MOLECULARES
QUE CONDUCEN A LA MUERTE NEURONAL X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

5 Mecanismos patogénicos en ND
Centrales Estrés oxidativo Disfunción mitocondrial Otros Agregación de proteínas Degradación de proteínas Excitotoxicidad e Inflamación Alteración homeostasis de metales Óxido nítrico, mec. como priones X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

6 ¿SON ESTOS MECANISMOS CAUSA o CONSECUENCIA de NEURODEGENERACIÓN??
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

7 ¿Causas, Consecuencias, Combinaciones??? ¿El huevo o la gallina?
Un mecanismo común a varias enfermedades Varios mecanismos en una misma enfermedad ¿El huevo o la gallina? X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

8 “Lo que sabemos es una gota, lo que no sabemos es un océano”
Newton Sin embargo… “A la naturaleza le gusta la simplicidad” Newton C. Haass. Initiation and propagation of neurodegeneration. Nature Medicine 16: , 2010. X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

9 Puntos clave en Enf. ND 1. Mutaciones genéticas como causa, pero los mecanismos moleculares responsables del inicio se desconocen 2. Hay típicamente mal plegamiento de proteínas Identificación con proteomics de composición de agregados proteicos y alteraciones celulares asociadas 4. Fallas principales en y comunes a varias enfermedades: estrés oxidativo y disfunción mitocondrial 5. Pendiente identificar blancos proteicos del daño oxidativo a fin de descubrir agentes en inicio y progresión de la enfermedad Expert Rev Proteomics 7: , 2010 Medscape june 9, 2010 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

10 MECANISMOS CENTRALES Estrés oxidativo Disfunción mitocondrial
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

11 ESTRÉS OXIDATIVO X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

12 ESTRÉS OXIDATIVO Acumulación de radicales y especies oxígeno reactivas (ROS) inadecuadamente neutralizadas con antioxidantes, que causa daño a macromoléculas, y que se ha asociado con cáncer, envejecimiento, ateroesclerosis y neurodegeneración X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

13 ESTRÉS OXIDATIVO Resulta por: Aumento de ROS
Disminución de ANTIOXIDANTES Falla en reparar el daño causado por ROS X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

14 ¿Qué son las especies oxígeno reactivas
(ROS) o radicales libres, cuáles son? ¿Cuáles son las fuentes de generación de ROS? ¿Cuáles son los daños causados por ROS? ¿En qué consisten los mecanismos antioxidantes? X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

15 Oxidación Reducción Pérdida de electrones (e-) Adición de oxígeno
Remoción de hidrógeno Reducción Ganancia de e- de un átomo Pérdida de oxígeno Ganancia de hidrógeno X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

16 Átomo de Oxígeno (O) Átomo Inestable! Electrones No pareados
Órbita interna 2 e- Electrones No pareados Átomo Inestable! 8 protones (+) Órbita externa 6 e- Protones = electrones Tiene 2 e- no pareados en órbita externa que hacen al átomo susceptible a la formación de radicales X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

17 El átomo o molécula que NO tenga completo el número de e-
en su órbita externa es INESTABLE y altamente REACTIVO hasta que complete los electrones y se convierta en materia INERTE X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

18 Ganar o perder e- para llenar o vaciar su órbita externa
El átomo busca alcanzar su máxima estabilidad y tratará de llenar su órbita externa por: Ganar o perder e- para llenar o vaciar su órbita externa 2. Compartir sus e- con otros átomos para completar su órbita externa X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

19 Molécula de Oxígeno (O2)
Electrones pareados Molécula estable Cada átomo tiene 8 e- en la órbita externa Ambos comparten 2 e- X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

20 Especies oxígeno reactivas
(ROS) Entidades moleculares que ocasionan DAÑO al reaccionar con componentes celulares Radicales libres con átomos con uno o más e- no pareados Aniones reactivos con átomos de oxígeno Moléculas con átomos de oxígeno que pueden producir radicales libres o son oxidadas por ellos X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

21 Radicales Átomo o átomos que tienen uno o más e- no pareados y que son ALTAMENTE reactivos X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

22 Ojo! Reducción secuencial (adición de e-) del
Especies oxígeno reactivas (ROS) Ojo! No confundir e- no pareados Oxígeno Anión superóxido Peróxido Radical hidroxilo Ión hidroxilo Extremadamente reactivo Molécula estable NO es ROS Reducción secuencial (adición de e-) del oxígeno molecular O2 lleva a la formación de ROS La reducción total de O2 produce H20 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

23 ROS Radicales: anión superóxido ·O2- peróxido ·O2-2
radical hidroxilo ·OH Otros: peróxido de hidrógeno H2O2 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

24 GENERACIÓN DE ROS MITOCONDRIA respiración aeróbica SOBREPRODUCCIÓN
DEGRADACIÓN GRASAS peroxisomas OTROS X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

25 ROS ATP MITOCONDRIA NEURONA ROS generados en I y III Cadena transporte
electrones MITOCONDRIA X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

26 Generación de ROS En una neurona rata/día se procesan:
1. Respiración aeróbica normal en mitocondria En una neurona rata/día se procesan: 1012 O2 reducidas a H2O En la reducción incompleta de O2 a H2O se forman ROS 2% del O2 es parcialmente reducido y genera 20 mil millones de: º Aniones superóxido ·O2- º Peróxido de hidrógeno H2O2 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

27 1. 2. 3. Respiración aeróbica en mitocondria O2 2ºO2-
La mayoría de ROS se genera durante la reducción metabólica incompleta de oxígeno a agua (con aceptación de e-) Anión superóxido 1. O ºO2- e- e- ºO ºO2-2 2. Peroxilo 3. Peróxido de hidrógeno 2ºO2- + 2H H2O2 2e- X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

28 El anión superóxido ºO2- puede reaccionar con óxido nítrico (NO) para dar peroxinitrito
El NO viene de la conversión Arg a Cit por acción de enzima NO sintetasa (NOS) ºO2- + NO ONOO- 4. Peroxinitrito X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

29 * Es importante en la sustancia negra
Reacción de Fenton Radical hidroxilo H2O2 + Fe ºOH 5. De los ROS, el radical hidroxilo ºOH es el más dañino, reacciona con una serie de compuestos orgánicos y lleva a producir más radicales * Es importante en la sustancia negra en la Enf. Parkinson X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

30 Generación de ROS Peroxinitrito Anión Radical superóxido hidroxilo
hidrógeno NOS Arg Catalasa SOD Fe + + Anión superóxido Radical hidroxilo X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

31 para matar los agentes infecciosos
2. SOBREPRODUCCIÓN º INFECCIÓN Los fagocitos generan aumento de NO, ºO2-, H2O2 para matar los agentes infecciosos º HIPOXIA/HIPEROXIA º RADIACIONES IONIZANTES 3. DEGRADACIÓN DE GRASAS Se produce H2O2 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

32 * * * * * 4. OTROS 1. SOD a partir de ºO2- da H2O2
2ºO2- + 2H H2O2 + O2 2. MAO, TH producen H2O2 3. Autoxidación de CA: DA-quinonas, H2O2 4. Activación de receptores de NMDA da ºO2- y ºOH 5. El Ca++ estimula NOS y se forma NO y otros RNS y ROS * * * * * X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

33 4. OTROS 6. Oxidasa NADPH y Xantina oxidasa
Transfieren un e- a O2 para dar ºO2- 7. Peroxidasas usan H2O2 para dar más ROS 8. Flavoproteínas Transfieren 2 e- a O2 para dar H2O2 9. Oxidación de hidroquinonas y thiol dan ºO2- 10. Fuentes externas: CIGARRILLO y Fe y Cu libres X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

34 Cigarrillo aumenta 50% riesgo desarrollo Alzheimer!!
Heavy smoking in midlife doubles the risk for Alzheimer’s disease Mesdcape, septiembre 2010 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

35 ROS RNS ·OH NO· O2 O2·- NOS Arg H2O2 H2O ONOO- e- e- e- SOD Reacción
Peroxinitrito Óxido nítrico Peróxido de hidrógeno e- e- e- O2 O2·- H2O2 H2O SOD Catalasa Glutation peroxidasa Anión superóxido Reacción Fenton Radical hidroxilo ·OH La expresión de iNOS en la Glia aumenta la ND J. K. Andersen. Oxidative stress in neurodegeneration: cause or consequence?. Nature Medicine 10 Suppl: S18-S25, 2004 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

36 Especies Nitrógeno reactivas (RNS)
ºNO + ºO ONOO- peroxinitrito poderoso oxidante ONOO- + H ºNO2- + ºOH hidroxilo más dañino ONOO NO Nitración de Tyr SOD ºNO2- : dióxido nítrico reactivo NO2+: nitronium Aumento de NO puede terminar en nitración de proteínas X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

37 Especies Nitrógeno reactivas (RNS)
Nitración de proteínas como marcador de riesgo de enfermedad X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

38 REACCIONES COMUNES DE ROS Y RNS
Enzimas Anion superóxido, Peróxido de hidrógeno Peroxinitrito, Radical carbonato, Dióxido de nitrógeno Ácido hipocloroso, Nitrotirosina X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

39 En pacientes ALS hay aumento de nitración
Nitración de proteínas La nitrotirosina es producto de nitración de Tyr por RNS. La nitración causa modificación de la función de la proteína. Es marcador de estrés oxidativo dependiente de NO. Cuando se altera el balance Nitración/desnitración a favor del primero, aumenta el estrés oxidativo hasta llegar a excesiva nitración con: Acumulación y Agregación de proteínas nitradas ºO2- + NO ONOO ºNO Nitración proteínas En pacientes ALS hay aumento de nitración de Tyr en motoneuronas X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

40 DAÑOS CAUSADOS POR ROS Oxidación de proteínas
Altera sitios activos de enzimas Altera conformación de proteínas estructurales Oxidación de ADN Lleva a mutación que puede afectar replicación Oxidación de ácidos grasos insaturados Forma peróxidos lipídicos, estos alteran membranas X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

41 ¿Cómo ocurre el daño? * Los radicales interactúan con otras
moléculas hasta ganar configuración estable de e- * La molécula blanco queda convertida en radical * La reacción en cadena termina al encontrarse dos radicales y formar un enlace covalente * Estas uniones en las macromoléculas deforman las membranas por enlaces entre lípidos, lípidos y proteínas y entre proteínas X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

42 Oxidación de Ácidos Grasos Insaturados
(Peroxidación de Lípidos en Membranas) Ac. graso Insaturado Ac. graso Insaturado Radical orgánico Radical peroxilo Radical hidroxilo Oxígeno molecular X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

43 Oxidación de Ácidos Grasos Insaturados
(Peroxidación de Lípidos en Membranas) Lípido radical Lípido insaturado O2 Daño membranas Lípido peróxido Lípido Radical peroxilo X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

44 PEROXIDACIÓN DE LÍPIDOS
Oxidación en cadena en ácidos grasos cercanos daña las MEMBRANAS celulares y mitocondriales Aumenta rigidez de la membrana Disminuye la actividad de enzimas incrustadas en membrana Ej. bombas Altera actividad de receptores Aumenta la permeabilidad X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

45 Peroxidación de Lípidos en Membranas
Cuando hay peroxidación de lípidos en células viejas y apoptóticas le salen bigotes a la membrana, que son ácidos grasos oxidados que protruyen para mejor enganche de reconocimiento de receptores de superficie como CD36 de células inmunes de vigilancia. lipid_whisker_model.gif Lípidos oxidados en membrana X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

46 MARCADORES de Estrés Oxidativo Productos intermediarios oxidación
Inmunoreactividad de ROS en neuronas deprivadas de Factor Crecimiento Nervioso Productos intermediarios oxidación Peroxidación lípidos: 1. 4-HNE 4-hidroxynonenal 2. MDA malondialdehido Oxidación ADN: 3. 8-OHdG 8-hidroxi 2 guanosina E. Oxidativo vía NO 4. Nitrotirosina LifeGlowBasic/images/oxidative_illus.gif Oxidative Stress and Brain Disorders. Brain Briefings SFN, July 1996 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

47 Acciones beneficiosas de ROS
1. Es necesario H2O2 en la glándula tiroides para la síntesis de hormona tiroidea 2. Los fagocitos generan H2O2 y el ión hipoclorito OCl- para matar bacterias 3. En bajas cantidades están implicados en señalización intracelular! X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

48 MECANISMOS ANTIOXIDANTES
Enzimas Antioxidantes Superóxido dismutasa (SOD) Catalasa Glutathione peroxidasa 2. Antioxidantes no enzimáticos Glutathione el más importante Vitamina E Vitamina C Uratos X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

49 Enzimas Antioxidantes
1. Superóxido dismutasa SOD Cu-Zn (citoplasma) Mn (mitocondria) 2H ºO O2 + H2O2 SOD 2. Catalasa (peroxisomas) 2H2O H2O + O2 3. Glutathione peroxidasa (Se) 2GSH + H2O GSSH + 2H2O X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

50 Enzimas Antioxidantes
SOD convierte ºO2- a H2O2 que es ROS menos dañino Catalasa y GSH peroxidasa convierten H2O2 en H2O X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

51 Daño oxidativo ROS Proteínas Lípidos ADN Radical hidroxilo
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

52 Peroxisomas Organelos con enzimas que generan H2O2
Centro cristalino Peroxisomas Organelos con enzimas que generan H2O2 y otras que degradan como catalasas para eliminar exceso de H2O2 y lo convierte en agua X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

53 Antioxidantes NO Enzimáticos
1. Glutathione (Glu-Cys-Gly) (GSH) * La Cys del tripéptido tiene un grupo SH libre que es muy reactivo y da un BLANCO abundante para el ataque de radicales * La reacción con radicales oxida a GSSH que vuelve a GSH en un ciclo redox que involucra glutathione reductasa GSH reductasa GSH + radical GSSH oxidada GSH X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

54 GSH GSSH Antioxidante GSH REDUCIDA ANTIOXIDANTE GSH GSSH OXIDADA
GSH reductasa GSH Antioxidante GSSH GSH peroxidasa GSH REDUCIDA ANTIOXIDANTE GSH GSSH OXIDADA X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

55 Principal antioxidante lipídico
2. Vit E Principal antioxidante lipídico Atrapa radicales peroxi en las membranas celulares 3. Vit C Es antioxidante soluble en agua Reduce radicales de varias fuentes parece reciclar radicales de Vit E 4. Ácido úrico Previene nitración Tyr 5. Antioxidantes sintéticos Coenzima Q Q10 Ácido lipoico GSH X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

56 ACCIÓN ANTIOXIDANTE/ OXIDANTE
BALANCE ACCIÓN ANTIOXIDANTE/ OXIDANTE HOMEOSTASIS REDOX Enfermedad Protección Aumentan Antioxidantes Aumentan ROS Disminuyen antioxidantes Enfermedad X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

57 BALANCE MUERTE CELULAR SOBREVIDA Estrés oxidativo Defensa antioxidante
Vit E Vit C BALANCE MUERTE CELULAR SOBREVIDA X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

58 ¿Por qué aumenta ROS? Aumento de recambio de CA Aumento de Fe libre
Auto-oxidación DA Aumento de Fe libre Reacción de Fenton Función mitocondrial deteriorada Mayor % O2 que va a ROS Disminución de: glutathion enz. antioxidantes antioxidantes de dieta: Vit E, Vit C, Carotenoides, flavonoides, uratos X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

59 DISFUNCIÓN MITOCONDRIAL
ESTRÉS OXIDATIVO Y DISFUNCIÓN MITOCONDRIAL X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

60 ATP ROS Tóxicos ambientales Nutrientes Antioxidantes Radiaciones
Glucosa Virus ROS ATP X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

61 DAÑO OXIDATIVO PRODUCIDO POR RADICALES GENERADOS EN MITOCONDRIA
libres Fosfolípidos membrana Proteínas * Lípidos * Proteínas * ADN Mitocondria genera y a la vez es BLANCO de ROS X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

62 Mitocondria BLANCO de daño oxidativo
No hay reparación de ADN mt 2. ADN mt no está protegido por histonas 3. ADN mt está cerca de donde se produce ROS 4. El número de mitocondrias defectuosas se acumula con el envejecimiento Disminución de ATP Aumento de ROS Disfunción mitocondrial X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

63 ENF. NEURODEGENERATIVA
ESTRÉS OXIDATIVO Y ENF. NEURODEGENERATIVA X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

64 MUERTE NEURONAL ESTRÉS OXIDATIVO EN EL CEREBRO NORMAL Alto metabolismo
Alta producción diaria de ROS y RNS Alto nivel de ácidos grasos insaturados Bajo nivel de antioxidantes Cuando la generación de ROS y RNS excede a los mecanismos antioxidantes hay deterioro de macromoléculas que lleva a MUERTE NEURONAL X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

65 EL CEREBRO VULNERABLE ES MUY AL ESTRÉS OXIDATIVO
Sobre todo > 65 años!! El CEREBRO utiliza 25% del O2 respirado aunque sólo es 5% del peso corporal X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

66 ENF. NEURODEGENERATIVAS * NO se sabe si el estrés oxidativo
es el evento inicial * Pero hay evidencias de su implicación en daño celular * El estrés oxidativo está en el centro de un ciclo de eventos X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

67 ROS EN EL CENTRO DE LOS EVENTOS
QUE LLEVAN A ND MUERTE PROGRAMADA MAL PLEGAMIENTO ROS DISFUNCIÓN PROTEASOMAL ACTIVACIÓN GLIAL DISFUNCIÓN MITOCONDRIAL J. K. Andersen. Oxidative stress in neurodegeneration: cause or consequence?. Nature Medicine 10 Suppl: S18-S25, 2004 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

68 ROS Radiaciones ionizantes Metabolismo aeróbico Generadores
de radicales ROS Peroxidación lípidos Activación Genes Modificación proteínas Daño ADN Ateroesclerosis Enf CV Cáncer envejecimiento Replicación Viral HIV-1 Enf. Neurode- generativas X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

69 Estrés Oxidativo y Neurodegeneración
* Hay MARCADORES de estrés oxidativo (4-HNE, MDA) en áreas cerebrales de ND: Sustancia negra - Parkinson Cortex, hipocampo - Alzheimer LCR - ALS * ROS aumenta alteraciones de proteínas aberrantes: b amiloide en AD a synucleina en PD SOD1 en ALS Cuerpos de Lewy X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

70 Estrés Oxidativo y Neurodegeneración
* Aumento de metales pesados: Fe en sustancia negra en PD Cu, Zn en AD aumentan depósito amiloide * Disminución de enzimas antioxidantes SOD CuZn, asociadas con daño y muerte SOD Mn, es letal GSH peroxidasa, hace más sensible neuronas a tóxicos X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

71 que causa daño de macromoléculas, arquitectura y función celular
Las neuronas son muy susceptibles a Estrés Oxidativo que causa daño de macromoléculas, arquitectura y función celular es factor inductor de MUERTE Necrosis y Apoptosis X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

72 ENF. NEURODEGENERATIVAS
ESTRÉS OXIDATIVO Y ENF. NEURODEGENERATIVAS

73 ESTRÉS OXIDATIVO en ALZHEIMER
* Reducción de Enz. Antioxidantes en regiones cerebrales afectadas * Disminución del potencial antioxidante aumenta: Peroxidación de lípidos Acúmulo de Zn que afecta mitocondria Acúmulo rápido de agregados Ab Apoptosis * Disminución de Ácido Úrico Aumenta la Nitración de Tyr marcador precoz para AD, PD y ALS X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

74 NITRACIÓN de TYR marcador precoz en Alzheimer, Parkinson y ALS
Hay secuencias de nitrotirosina en tau y a sinuclina Ratones sin iNOS son más resistentes a toxicidad por NMDA y MPTP X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

75 NITRACIÓN de TYR marcador precoz en Alzheimer, Parkinson y ALS
Intenso estrés oxidativo Acumulación Agregación Alteración función X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

76 Oxidación y liberación
Envejecimiento Mutaciones Presenilina Mutaciones APP Aumento Estrés Oxidativo Alzheimer polimerización ROS Membrana Oxidación y liberación ácidos grasos Inducción formación filamentos Tau Disfunción neuronal X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

77 ESTRÉS OXIDATIVO en PARKINSON
La Sustancia Negra esta sometida normalmente a estrés oxidativo y deterioro del mecanismo antioxidante 1. AUTOXIDACIÓN de DA Formación de DA quinonas y ROS Presencia de neuromelanina 2. OXIDACIÓN de DA por MAO Producción de H2O2 y DOPAC (disminuye GSH) 3. AUMENTO de HIERRO La reacción de Fenton produce radical hidroxilo ºOH X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

78 ESTRÉS OXIDATIVO en PARKINSON
Neuromelanina Pigmento oscuro en neuronas DA de sustancia negra pars compacta Producto intermediario de oxidación de DA que acumula hierro Tiene afinidad con sustancias tóxicas lo que indicaría función protectora parkinsn.jpg/loosepigm.jpg En Parkinson se pierden neuronas y se ve pigmento extracelular X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

79 * La vía DA nigro-estriatal es particularmente sensible a tóxicos:
6-0HDA, MPTP que producen ROS * La L-DOPA produce ROS adicional al existente. En modelos animales L-DOPA aumenta la toxicidad de 6-OHDA y de MPTP!!! L-DOPA espada de doble filo en el tratamiento de Parkinson X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

80 * Oxidación de DA y Fe libre pueden
ESTRÉS OXIDATIVO EN PARKINSON * Oxidación de DA y Fe libre pueden estar implicados en oxidación de a sinucleina * a sinucleina oxidada libera DA al citoplasma lo que aumenta la oxidación de DA * a sinucleina oxidada no es reconocida por el sistema de degradación de proteínas, se acumula y agrega en Cuerpos de Lewy neuromelanina X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

81 Estrés oxidativo en Parkinson
-sinucleina regula formación vesículas sinápticas -sinucleina mutada o que funciona mal hace que DA se acumule en citosol y aumenta estrés oxidativo a sinucleina Oxidación DA: Espontánea Por MAO 50% membrana vesícula sináptica J. Lotharius, P. Brundin Pathogenesis of Parkinson’s disease:dopamina, vesicles and a-sinucleina Nature Reviews Neuroscience 3, , 2002 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

82 ESTRÉS OXIDATIVO en PARKINSON
Metabolismo DA espontáneo o por MAO J. Lotharius, P. Brundin Pathogenesis of Parkinson’s disease:dopamina, vesicles and a-sinucleina Nature Reviews Neuroscience 3, , 2002 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

83 NEURONA Aumento ROS Derivados de oxidación de DA Inhiben
Complejo Enzimático Mitocondrial I Inhibición Complejo I NEURONA Aumento ROS GLIA X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

84 ESTRÉS OXIDATIVO en PARKINSON
Sistemas antioxidantes ROS y DA quinonas causan daño oxidativo Lípidos, proteínas, ADN Supervivencia Muerte J. Lotharius, P. Brundin Pathogenesis of Parkinson’s disease:dopamina, vesicles and a-sinucleina Nature Reviews Neuroscience 3, , 2002 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

85 Supervivencia Sistemas Antioxidantes en la célula
SOD forma H2O2 Catalasa forma H2O y O2 GSH antioxidante GSH peroxidasa forma GSSH, H20 y O2 GSSH reductasa forma GSH Supervivencia J. Lotharius, P. Brundin Pathogenesis of Parkinson’s disease:dopamina, vesicles and a-sinucleina Nature Reviews Neuroscience 3, , 2002 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

86 Estrés Oxidativo en Neurona DA DAQ Inhibidores mitocondriales
Oxidación a-synuclein DAQ Inhibidores mitocondriales Proteasoma 4HNE a sinucleina APOPTOSIS Estrés oxidativo Oxidación DA a DAQ Vesícula sináptica ROS CK GLU GLIA DA J. K. Andersen. Oxidative stress in neurodegeneration: cause or consequence?. Nature Medicine 10 Suppl: S18-S25, 2004 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

87 Aumento de DA en citoplasma vía final en ND en Sustancia Negra (?)
Aumenta DA J. Lotharius, P. Brundin Pathogenesis of Parkinson’s disease:dopamina, vesicles and a-sinucleina Nature Reviews Neuroscience 3, , 2002 X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

88 ENFERMEDAD DE PARKINSON
PÉRDIDA DE NEURONAS Y CUERPOS DE LEWY SANOS PD PRECLÍNICA PD AVANZADA Normal Pérdida de algunas neuronas Cuerpos de Lewy DA normal Disminución GSH Severa pérdida neuronas Cuerpos de Lewy Disminución de DA, GSH Daño de Complejo I Aumento de Hierro Macromoléculas dañadas Aumento enzimas antioxid. X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

89 ENFERMEDAD ENFERMEDAD DE PARKINSON Muerte celular
Oxidación es central pero NO inicial Factores Ambiental Pesticidas/herbicidas/ inhib mitondriales Factores Genéticos Mutaciones en a sinucleina, parkina, Ubhidrolasa Factores Endógenos Metab. anormal DA Metales divalentes redox Función mitocondrial Act. Cel. Inflamat. Oxidación/nitración Reducción antioxidantes Disminución GSH Inhib. respiración cel. Disminución ATP Agregación a sinucleina Cuerpos Lewy Muerte celular ENFERMEDAD X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

90 ESTRÉS OXIDATIVO EN ALS
* En modelos de ALS por mutación SOD1 hay peroxidación de lípidos, oxidación de ADN y nitración de proteínas * Parece ser por “ganancia tóxica” de SOD1, actúa como: - dismutasa para reducir ºO2- a H2O2 - peroxidasa aumentando peroxinitrito (más agresivo) ºO2- + NO ONOO- peroxinitrito SOD X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

91 ESTRÉS OXIDATIVO EN ALS
Daño oxidativo a motoneuronas Glucosa ºO2- Neurona motora SOD ATP Daño ADN H2O2 mt núcleo Catalasa O2 H2O X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

92 ESTRÉS OXIDATIVO Daña mitocondria Aumenta mal plegamiento de proteínas
Favorece acúmulo y agregación de proteínas Glia responde con aumento de NO y CK Provoca respuesta inflamatoria X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

93 MINOCICLINA (tetraciclina)
Inhibe directamente permeabilidad membrana mitocondrial, bloquea apoptosis Bloquea iNOS, disminuye NO y ROS Previene neurodegeneración en modelos de ALS y MPTP X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

94 * Aumentar antioxidantes * Reducir ROS
TERAPIA RACIONAL EN ESTRÉS OXIDATIVO * Aumentar antioxidantes * Reducir ROS Quelantes Inhibidores de iNOS X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

95 APOPTOSIS DISFUNCIÓN MITOCONDRIAL ESTRÉS OXIDATIVO
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

96 II Mecanismos Patogénicos Moleculares
Estrés oxidativo Disfunción mitocondrial sigue... X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010

97 The Omo People Africa H. Silvester Photos
X. Páez Fisiología Medicina ULA 2010