Aplicaciones proteómicas para el descubrimiento de biomarcadores diagnósticos en ictus

Abstract

El ictus representa uno de los trastornos neurológicos más severos. En nuestro entorno, esta patología cerebrovascular revela una elevada prevalencia y se sitúa como segunda causa de muerte y primera causa de invalidez y discapacidad, lo que se traduce en un extraordinario impacto a nivel económico, sanitario y social. El diagnóstico del ictus se basa en la evaluación del paciente a través de técnicas de neuroimagen, identificando si la lesión cerebral es de naturaleza isquémica, hemorrágica o se trata de una patología mimetizante. El tratamiento específico del ictus isquémico agudo incluye la trombolisis o los tratamientos recanalizadores intraarteriales, ambos dirigidos a lograr la recanalización de la arteria ocluida. En cambio, en el ictus hemorrágico, las estrategias de reducción de la presión arterial presentan resultados prometedores pero actualmente se encuentran aún bajo evaluación. Para asegurar la administración del tratamiento agudo adecuado resulta esencial la diferenciación entre los distintos subtipos de ictus así como su distinción de otras patologías mimetizantes de forma rápida y precisa. El uso de biomarcadores para el diagnóstico del ictus representa una herramienta alternativa especialmente aplicable en entornos donde la accesibilidad a la neuroimagen resulta limitada, como el escenario pre-hospitalario, centros sanitarios de primer y segundo nivel, zonas con baja densidad de población o países en vías de desarrollo; y que permitiría agilizar la evaluación del paciente en la fase hiperaguda tras el evento vascular. Actualmente, ningún biomarcador está siendo aplicado en el manejo de los pacientes que han sufrido un ictus, pero algunos candidatos ya han evidenciado su potencial en estudios multicéntricos y diversos meta-análisis. Buenos ejemplos de ello son el péptido natriurétio de tipo B (BNP) para identificar la etiología cardioembólica del ictus isquémico, o la medición de copeptina en la predicción del pronóstico de los pacientes. El objetivo que persiguen los trabajos incluidos en esta tesis doctoral es identificar nuevos biomarcadores candidatos para el diagnóstico del ictus a través de técnicas proteómicas aplicadas en modelos in-vivo e in-vitro, así como en muestras humanas. Por un lado, mediante técnicas de cuantificación SILAC y label-free, junto con el empleo de MALDI imaging, hemos podido identificar proteínas involucradas en la isquemia cerebral para su evaluación como biomarcadores específicos de esta patología. Por otro lado, hemos logrado describir distintas proteínas capaces de discriminar los ictus isquémicos de aquellos de naturaleza hemorrágica mediante su cuantificación en plasma. Además, hemos sido capaces de evaluar el valor añadido de algunos de los candidatos identificados aportando información sobre su capacidad predictiva y de discriminación. Los resultados de esta tesis doctoral han permitido avanzar un paso más en el conocimiento de la fisiopatología de la isquemia cerebral y suponen la apertura de nuevas vías de investigación en futuros estudios. Además hemos podido examinar nuevos candidatos para la diferenciación de los subtipos isquémico y hemorrágico. Explorar el valor real de los candidatos descritos como biomarcadores diagnósticos en cohortes multicéntricas representa el siguiente paso derivado de los resultados presentados en esta tesis doctoral. La implementación del uso de biomarcadores diagnósticos de ictus en la práctica clínica diaria parece un excelente escenario de futuro que podría traducirse en una clara mejoría en el manejo de los pacientes en fase aguda y en una mejor administración de los recursos socio-sanitarios.

Stroke is one of the most severe neurological disorders. In our society, this cerebrovascular disease reveals a high prevalence and represents the second cause of dead and the first cause of disability, with a dramatic impact at the economic, social and health systems. The evaluation of patients for stroke diagnostic is based on neuroimaging, classifying the lesions of ischemic and hemorrhagic nature or identifying mimicking pathologies. The specific treatment for acute ischemic stroke includes thrombolysis or intraarterial recanalization, aiming to achieve the opening of the occluded artery. In contrast, in hemorrhagic stroke, blood-pressure lowering strategies are currently under evaluation, although promising results have been reported. In order to ensure the most suitable acute treatment, it is absolutely essential an accurate differentiation of ischemic and hemorrhagic stroke and the identification of stroke mimicking conditions. The use of biomarkers for stroke diagnosis represents an alternative tool especially applicable in those contexts with limited neuroimaging availability, such as pre-hospital settings, primary health centers, low population density areas or developing countries. Currently, although no biomarker is still being clinically applied in the management of stoke patients, some candidates have evidenced a great potential in multi-centric studies and different meta-analyses. Some examples are B-type natriuretic peptide (BNP) for the identification of cardioembolic strokes, or copeptin for the prediction of patients’ prognosis. The main aim of the studies included in this doctoral dissertation is the identification of new putative biomarkers for stroke diagnosis using diverse proteomic approaches in in-vivo and in-vitro models, as well as in human samples. On the one hand, we describe different proteins involved in cerebral ischemia for their evaluation as specific biomarkers. On the other hand, we identified different bloodstream proteins with discerning ability between acute ischemic and hemorrhagic strokes. The added value of some of these markers has been statistically evaluated, raising new information about their predictive and discriminative capability. The results of this doctoral dissertation represent an additional step in the knowledge of cerebral ischemia pathophysiology and opens new paths for future research. Besides, we could examine new candidates for the differentiation of the ischemic and hemorrhagic stroke subtypes. The evaluation of the described biomarker candidates and their real diagnostic value will be assessed in future multi-centric analyses as a next step derived from the results reported. The daily clinical implementation of diagnostic biomarkers of stroke might be translated in a dramatic improvement in the management of acute stroke patients and in a better administration of the social and healthcare resources.