Estudio del estrés oxidativo en hijos de pacientes con enfermedad de alzheimer portadores del Alelo 4 de la apolipoproteína E

Abstract

INTRODUCCIÓN: Ser portador del alelo 4 de la apolipoproteína E (ApoE) es el factor genético de riesgo para sufrir Enfermedad de Alzheimer (EA) más reconocido sin que se conozcan los mecanismos que provocan dicha predisposición. OBJETIVOS: conocer cómo influye el alelo 4 de la ApoE en sujetos jóvenes a nivel cognitivo, patológico, analítico, estrés oxidativo y supervivencia celular, biomarcadores inflamatorios y expresión de enzimas antioxidantes y relacionadas con tau. MATERIALES Y MÉTODOS: reclutamos 54 sujetos (edad 25-55 años), 33 hijos de pacientes con EA y genotipo ApoE 4/4 y 21 controles sin antecedentes familiares de EA. Se realiza una visita médica, pasamos el test de Stroop y de memoria de Rey para valorar cognición. Se realiza una analítica completa, glutatión basal y tras incubación con beta-amiloide (Aß) por HPLC, apoptosis y caspasas en linfocitos tras incubación con Aß por microscopía confocal, genotipo ApoE, expresión de enzimas antioxidantes (superóxido dismutasa, glutatión peroxidasa, catalasa y enzimas de síntesis de glutatión) y relacionadas con tau (RCAN1, calcineurina, PKR, GSK3ß) mediante PCR en linfocitos, cuantificación de enzimas relacionadas con tau (calcineurina, RCAN1.4, GSK3ß) por electroforesis y western blotting, citocromo C, TNFα y colesterol oxidado mediante Elisa. Reclutamos también 11 sujetos con EA y ApoE4 y 9 controles para PCR de enzimas antioxidantes y relacionados con tau. Estudio estadístico mediante el paquete SPSS. RESULTADOS: nuestros grupos fueron homogéneos en edad, sexo y nivel educacional. A nivel cognitivo encontramos peores puntuaciones en los sujetos ApoE4 en test de Stroop. En el subgrupo de universitarios también hallamos peores puntuaciones en nuestros casos en aprendizaje y memoria. Existe un mayor porcentaje de quejas de memoria y síndrome depresivo entre los casos junto con mayor tendencia a dislipemia y menor HDL-colesterol en mujeres ApoE4, menor producción de TNFα tras estimulación antigénica en sujetos ApoE 4/4. Hallamos menor glutatión oxidado en sangre basal en casos, menor oxidación de glutatión y menor apoptosis en linfocitos tras incubación 24h. Encontramos mayor expresión de enzimas de síntesis de glutatión y glutatión peroxidasa, calcineurina, RCAN1.4, GSK3ß y PKR en nuestros casos. En los sujetos con ApoE4 y EA encontramos menor expresión de enzimas de síntesis de glutatión que en controles y sobreexpresión de RCAN1.4 y calcineurina. No encontramos toxicidad debida al péptido Aß en nuestras muestras. CONCLUSIONES: Nuestros datos corroboran la existencia de un fenotipo cognitivo asociado a ApoE4, así como predisposición a la depresión y dislipemia. Los sujetos ApoE 4 presentan mayores niveles de glutatión reducido en situación basal, menor oxidación de glutatión en sangre y menor apoptosis en linfocitos aislados tras agresiones apoptogénicas. Existe una sobrecompensación de sistemas antioxidantes en sujetos jóvenes ApoE4, con sobreexpresión de enzimas de síntesis de glutatión, calcineurina, PKR, GSK3ß y RCAN1.4. Existe un agotamiento de los mecanismos antioxidantes compensatorios en los sujetos con EA y ApoE 4, reflejado en menor expresión de enzimas de síntesis de glutatión. A nivel de enzimas relacionadas con tau, encontramos un patrón similar de sobreexpresión en los sujetos con EA y los sujetos jóvenes ApoE 4, con sobreexpresión de RCAN1.4 y calcineurina. Ser portador del alelo 4 de la ApoE es un factor de riesgo para desarrollar EA, probablemente debido a una disminución de la función antioxidante de la ApoE, lo cual conlleva a la sobreexpresión de otros sistemas antioxidantes que finalmente terminan por agotarse (como los enzimas de síntesis de glutatión) o produciendo alteraciones celulares secundarias a su activación crónica (como calcineurina, PKR, RCAN 1.4 y GSK3ß) como son la apoptosis y hiperfosforilación de tau.

BACKGROUND: Apolipoprotein E (ApoE) 4 allele is a risk factor for Alzheimer’s disease (AD) and the mechanism is unknown. It was demonstrated that apoE4 presents less antioxidant capacity than types 2 and 3. Our experiments aim to study oxidative stress factors in young adults with different ApoE genotype. METHODS: we selected 54 young adults, 33 of them with familial history of AD and presented ApoE 3/4 or 4/4, 21 of them, our controls, presented ApoE 3/3. We made a clinical interview, used Stroop and Rey test for cognitive evaluation, complete blood test, we determined apoE genotype, antioxidant enzymes expression using PCR technique. We determined expression of GSK3β, RCAN 1.4, calcineurin and PKR enzymes by PCR and Western blotting techniques. Also we determined glutathione levels by HPLC, and cell death and apoptosis by confocal microscopy in lymphocytes of peripheral blood. We selected 11 AD patients and 9 controls to study enzyme expression by PCR. RESULTS: Our cases presented worse punctuation in cognitive test, more depression and dislipemia. Basal level of oxidized glutathione and glutathione ratio (GSSG/GSHx100) was increased in our controls and after aggression they showed more cell death by apoptosis. Controls had lower expression of enzymes of glutathione synthesis and glutathione peroxidase than cases. Our cases presented higher expression of GSK3β, RCAN 1.4, calcineurin and PKR enzymes. AD patients showed over expression of enzymes of glutathione synthesis and upper expression of calcineurin and RCAN 1.4. CONCLUSIONS: We found a greater antioxidant capacity and resistance to aggression in cells from the subjects with apoE4. That is in contrast with the general idea of ApoE 4 genotype as a cause for less antioxidant capacity. The up regulated expression of antioxidant enzymes found in young subjects with apoE4 could represent a compensatory effect for their antioxidant deficit. The increased glutathione synthesis is one of the suggested mechanisms for this adaptation. Chronic up regulated expression of calcineurina, GSK3β and RCAN 1.4 could produce deleterious effects like tau hiperphosphorylation and mitochondrial damage.