Estado redox periférico y biomarcadores pronóstico en la esclerosis múltiple

Abstract

L'esclerosi múltiple (EM) és una malaltia crònica, neurodegenerativa i desmielinitzant del sistema nerviós central (SNC) de suposada patogènia autoimmune i etiologia encara per explicar. En aquest context, l'estrès oxidatiu (EO) ha pres rellevància per la seva implicació en la fisiopatologia de la malaltia en el SNC i és causant i/o es relaciona amb les alteracions metabòliques que es donen a les neurones dels pacients amb EM. No obstant això, es desconeixen les alteracions perifèriques de l'estat redox i si els canvis metabòlics ocorren des de l'inici de la malaltia. La nostra hipòtesi és que l’EO juga un paper rellevant en les alteracions perifèriques de la patologia i que les alteracions metabòliques que ocorren en la malaltia des del començament poden establir el pronòstic del curs dels pacients. Així doncs, es van establir dos objectius: i) determinar si existeixen alteracions de l'estat redox perifèric de pacients amb EM i ii) establir si els canvis en el perfil metabòlic en el moment del diagnòstic contribueixen a predir el curs de la malaltia. Es van realitzar dos estudis, el primer amb 159 pacients i 75 controls on es van establir les alteracions mitocondrials de les cèl·lules mononuclears de sang perifèrica (PBMCs) mitjançant respirometria d'alta resolució, citometria de flux i western blot i el segon amb 65 subjectes No-EM (amb malalties diferents a la EM), 19 pacients agressius (discapacitat major de 6 o canvi a un tractament de segona línia en menys de 5 anys) i 41 pacients lleus (discapacitat menor de 3 i sense canvi a tractament de segona línia després de més de 5 anys) on es van analitzar diferents factors pronòstic en sèrum i líquid cefalorraquidi mitjançant cromatografia. En el primer estudi les PBMCs dels pacients amb EM van mostrar un major consum d'oxigen en les diferents situacions analitzades juntament amb un menor nombre de mitocondris i complexos de la cadena respiratòria a més d'una major producció de superòxid. En el segon estudi, els resultats indicaven que el metaboloma, lipidoma i perfil d'àcids grassos del moment diagnòstic podrien predir el curs de l’EM. En conclusió, les alteracions mitocondrials i de l'estat redox presents a nivell perifèric podrien tenir una important implicació en la etiopatologia de la malaltia i els canvis metabòlics que succeeixen des del començament de la patologia podrien ser útils com a biomarcadors pronòstic del curs clínic dels pacients amb EM.

La esclerosis múltiple (EM) es una enfermedad crónica, neurodegenerativa y desmielinizante del sistema nervioso central (SNC) de supuesta patogenia autoinmune y etiología aún por dilucidar. En este contexto, el estrés oxidativo (EO) ha tomado relevancia por su implicación en la fisiopatología de la enfermedad a nivel del SNC y es causante y/o se relaciona con alteraciones metabólicas que sufren las neuronas de los pacientes con EM. Sin embargo, se desconocen las alteraciones del estado redox periféricas y si los cambios metabólicos ocurren desde el inicio de la enfermedad. Nuestra hipótesis es que el EO juega un papel relevante en alteraciones periféricas en la patología y que las alteraciones metabólicas que ocurren en la enfermedad desde el comienzo pueden establecer el pronóstico de los pacientes. Así pues, se establecieron dos objetivos: i) determinar si existen alteraciones del estado redox en la periferia de pacientes con EM y ii) establecer si cambios en el perfil metabólico en el momento diagnóstico contribuyen a predecir el curso de la enfermedad. Se realizaron dos estudios, el primero con 159 pacientes y 75 controles donde se establecieron las alteraciones mitocondriales de las células mononucleares de sangre periférica (PBMCs) mediante respirometría de alta resolución, citometría de flujo y western blot y el segundo con 65 sujetos No-EM (con enfermedades diferentes a la EM), 19 pacientes agresivos (discapacidad mayor de 6 o cambio a un tratamiento de segunda línea en menos de 5 años) y 41 pacientes leves (discapacidad menor de 3 y sin cambio a tratamiento de segunda línea tras más de 5 años) donde se analizaron diferentes factores pronóstico en suero y líquido cefalorraquídeo mediante cromatografía. En el primer estudio las PBMCs de los pacientes con EM mostraron un mayor consumo de oxígeno en las diferentes situaciones analizadas junto con un menor número de mitocondrias y complejos de la cadena respiratoria además de una mayor producción de superóxido. En el segundo se obtuvo que el metaboloma, lipidoma y perfil de ácidos grasos del momento diagnóstico podrían predecir el curso de la EM. En conclusión, las alteraciones mitocondriales y del estado redox presentes a nivel periférico podrían tener una importante implicación en la etiopatología de la enfermedad y los cambios metabólicos que suceden desde el comienzo de la patología podrían ser útiles como biomarcadores pronóstico del curso clínico de los pacientes con EM.

Multiple sclerosis (MS) is a chronic, neurodegenerative and demyelinating disease of the central nervous system (CNS) of suspected autoimmune pathogenesis and etiology yet to be elucidated. In this context, oxidative stress (OS) has become relevant due to its involvement in the pathophysiology of the disease at the CNS, being causative and / or related to metabolic alterations suffered by neurons in patients with MS. However, the peripheral redox state alterations, and whether the metabolic changes occur since the onset of the disease is still unknown. Our hypothesis is that the OS plays a relevant role in the development of the peripheral alterations of the pathology, and that the metabolic alterations occurring from the onset of the disease can determine the patients prognosis. Thus, two objectives were established: i) to determine the peripheral alterations of the redox state of patients with MS, and ii) to establish whether the changes in the metabolic profile at moment of diagnosis contribute to predict the course of the disease. Two studies were conducted, the first including 159 patients and 75 controls, in which mitochondrial alterations of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were established using high resolution respirometry, flow cytometry and western blot; and the second including 65 Non-MS subjects (with diseases different from MS), 19 aggressive patients (with a disability greater than 6, or a switch to a second-line treatment in less than 5 years) and 41 mild patients (with a disability less than 3 and, no switch to second-line treatment after more 5 years) where different prognostic factors were analysed in serum and cerebrospinal fluid by chromatography. In the first study, the PBMCs of MS patients showed a higher oxygen consumption in the different analysed conditions along with a lower number of mitochondria and respiratory chain complexes and to a higher superoxide production. In the second, it was found that the metabolomic, lipidomic and fatty acid profile at diagnosis moment could predict the course of MS. To conclude, peripheral mitochondrial and redox state alterations could have an important involvement in the pathophysiology of the disease, and the metabolic changes that occur since the onset of the disease could be used as prognostic biomarkers of the clinical course of patients with MS.