Investigació en biomarcadors de l’estat de la dopamina i la serotonina en pacients neuropediàtrics

Abstract

Els errors congènits del metabolisme són malalties d’origen genètic amb una baixa prevalença dins de la població general. Aquestes malalties solen estar causades per mutacions en gens que provoquen un mal funcionament de diversos enzims o cofactors que controlen alguna ruta metabòlica de l’organisme. Moltes d’aquestes malalties poden presentar símptomes neurològics que poden comprometre el correcte desenvolupament del sistema nerviós central (SNC), particularment durant el període neonatal i la infància. Tot i la seva baixa prevalença, cada any es descriuen nous desordres i fenotips, motiu pel qual cal seguir investigant en nous biomarcadors. Les monoamines, com la dopamina i la serotonina, són neurotransmissors que intervenen en el correcte desenvolupament de les funcions motores, perceptives, cognitives i emocionals del SNC. Diverses condicions genètiques i ambientals han demostrat que afecten de manera primària el metabolisme d’ambdós neurotransmissors o bé d’aquells cofactors essencials per la correcta biosíntesis de la dopamina i serotonina. La detecció quantitativa de metabòlits de la dopamina i serotonina (àcid homovaníl·lic (HVA), i àcid 5-hidroxiindolacètic (5-HIAA), respectivament), així com dels seus cofactors (vitamina B6 i tetrahidrobiopterina), en líquid cefaloraquidi (LCR) es considera una important prova bioquímica pel diagnòstic i seguiment de les malalties mencionades anteriorment. El LCR és un fluid biològic que s’obté mitjançant una punció lumbar, intervenció

invasiva que ha de realitzar personal especialitzat i seguint un estricte protocol estandarditzat. Els pacients amb dèficit de dopamina i serotonina d’origen genètic reben tractament amb precursors d’aquests neurotransmissors. El correcte seguiment del tractament es fa per puncions lumbars successives fent que els pacients s’hagin de sotmetre varies vegades a una punció lumbar. Seria de gran utilitat poder trobar un biomarcador relacionat amb la dopamina i/o serotonina, que no estigués influenciat per factors externs, que fos un reflex del que succeeix al SNC i que pogués determinar- se en d’altres fluids biològics menys invasius, com l’orina. Per això vam avaluar la utilitat de la melatonina en orina, una hormona sintetitzada per la glàndula pineal (localitzada al cervell) a partir de la serotonina cerebral. Una vegada és sintetitzada, és

alliberada a la sang perquè pugui ser metabolitzada i posteriorment eliminada per orina com a 6-sulfatoximelatonina (aMT6s). D’altra banda, tot i que l’obtenció del LCR es realitza mitjançant un procediment

protocol·litzat, pot està subjecte a alteracions preanalítiques, com ara la contaminació hemàtica per punció traumàtica. Està descrit que aquesta contaminació hemàtica té efectes sobre la concentració de glucosa i de proteïnes en el LCR, però no hi ha estudis on es descrigui l’efecte en d’altres biomarcadors que s’analitzen en LCR per l’estudi de patologies neurometabòliques. Tenint en compte aquests antecedents en aquesta tesi hem desenvolupat 3 objectius:

1. Avaluar l’efecte de la contaminació hemàtica en mostres de LCR a l’hora de realitzar i interpretar les anàlisis que realitzem al laboratori: aminoàcids, metabòlits dels neurotransmissors, 5-metiltetrahidrofolat, vitamina B6, pterines (neopterina i biopterina) i tiamina. Els resultats es van publicar a la revista “Fluids and Barriers of CNS” sota el títol Effect of blood contamination of cerebrospinal fluid on amino acids, biogenic amines, pterins and vitamins (2019). 2. Establir valors de referència de l’aMT6s (metabòlit de la melatonina) en orina en població sana, per tal d’avaluar si pot ser un bon biomarcador perifèric de l’estat de la serotonina cerebral en pacients amb mutacions patològiques de gens relacionats en la biosíntesis de la serotonina. Els resultats d’aquest estudi es van publicar a la revista “Scientific Reports” sota el títol Urinary sulphatoxymelatonin as a biomarker of serotonin status in biogenic amine-deficient patients (2017). 3. Avaluar retrospectivament el fenotip clínic i els perfils bioquímics d'amines biògenes en LCR de pacients diagnosticats genèticament d’una malaltia mitocondrial. Els resultats d’aquest estudi es van publicar a la revista “Journal of Inherited Metabolism Diseases” sota el títol Cerebrospinal fluid monoamines, pterins, and folate in patients with mitochondrial diseases: systematic review and hospital experience (2018).

Paral·lelament a això vam poder publicar un protocol estandarditzat de l’anàlisi de les monoamines i els seus cofactors en LCR per HPLC a la revista “Nature Protocols” (Analysis of human cerebrospinal fluid monoamines and related cofactors by HPLC. 2017).