Presentación

¿Es usted un científico ávido de conocimiento? ¿Un navegante curioso acerca de la enfermedad de Huntington? ¿No tiene ni idea de cómo ha acabado en este blog? ¡Bienvenidos sean todos! Sean quien sean aquí encontrarán recogida todos los aspectos más relevantes de la enfermedad de Huntington. Pero y... ¿quién lleva esto?

El Departamento de Biología Celular de la Facultad de Medicina de la Universidad Complutense de Madrid (todo muy compartimentado, como ven), ha encargado a sus alumnos de primer curso de la clase 2B que hagan las bases celulares de la genética humana un poco más interactiva. Entre varios grupos, hemos elaborado y editado diversos blogs acerca de distintas enfermedades genéticas (les invitamos a visitar todos ellos en los links del menú "Geneblogs", en la columna de la izquierda). Este grupo, compuesto por siete estudiantes, se presenta a continuación:

Nos presentamos:
Cristian Caballero
Carmen Corrales
Marta Granados






Sara Lozano
Miguel Marín
Carmen Navas
Blanca Romero







¿Y de qué se ocupa cada uno?
Marta y Miguel se han encargado de la introducción e historia de la enfermedad - para situarnos un poco.
Sara y Cristian han hecho un (muy) exhaustivo trabajo acerca de las bases genéticas y moleculares - ¡aquí está el quid de la cuestión!
Blanca y Carmen Corrales han cubierto los aspectos clínicos y de tratamiento convencional - que no todo va a ser microscópico.
Carmen Navas ha investigado acerca de terapias génicas y líneas de investigación - vamos, que nos ha traído el futuro al presente (y al blog).
Y por último, Carmen Corrales se ha encargado de la edición y diseño del blog - tooooodo lo que ven es obra suya.

Cualquier duda será resuelta dejando su pregunta en los comentarios pertinentes a cada entrada. Para más información, pueden ponerse en contacto con los Contribuyentes (barra lateral izquierda).

Nota

Debido al propósito académico de este blog, las entradas se han colocado en orden de lectura, es decir, de arriba a abajo, y no al modo convencional de Blogger. 

Introducción

Historia

En 1872, el médico George Huntington, observó por primera vez esta enfermedad en una familia americana de ascendencia inglesa y le dio el nombre de “enfermedad de Huntington”. El nombre alternativo de “ corea” viene porque entre sus síntomas visibles encontramos movimientos involuntarios y bruscos de las extremidades. Se cree que los orígenes debieron ser en el noroeste europeo y que desde allí se extendió al resto del mundo, especialmente a América donde encontramos altas tasas de esta patología. En 1933 se descubrió que el desencadenante de la enfermedad era una mutación genética localizada en el cromosoma 4, lo cual se publicó en la revista Nature en 1982 por el equipo de genética de la Facultad de Medicina de la Universidad de Harvard, Boston.


El foco más importante de afección de la enfermedad se encuentra en Venezuela, en la Costa Oriental del Lago de Maracaibo, en la región de Zulia desde principios del siglo XIX, donde las personas afectadas eran conocidas como enfermas del “Mal de San Vito” o “baile de San Vito”. Gracias a esta población, y a las muestras para análisis que cedieron sus miembros, en 1983, varios equipos de investigación entre los que cabe destacar el de J.F.Gusella, descubrieron mediante técnicas de ligamiento la localización exacta de esta enfermedad en el genoma humano. El gen responsable,” gen de la huntingtina” le encontramos cerca del telómero del brazo corto del cromosoma 4.

En 2006, se calculó que en toda Europa había como unos 45.000 afectados y en Norteamérica unos 30.000.

¿Qué causa la enfermedad de Huntington?



La enfermedad de Huntington se produce por una degeneración de las neuronas  genéticamente programada en ciertas áreas del cerebro. Esta degeneración causa movimientos incontrolados, pérdida de facultades intelectuales y perturbación emocional. Específicamente afectadas se encuentran las células de los ganglios basales, estructuras profundas dentro del cerebro que tienen muchas funciones  importantes, inclusive la coordinación del movimiento. Dentro de los ganglios basales, la enfermedad se concentra específicamente en las neuronas del estriado, particularmente aquellas en el núcleo caudado y el pálido. También está afectada la superficie exterior del cerebro, o corteza, que controla el pensamiento, la percepción y la memoria.

Una enfermedad hereditaria autosómica dominante.

Esta enfermedad se hereda por la alteración de un único gen, en el cromosoma 4, que codifica una proteína llamada huntingtina (Htt). Existe una parte del gen que se repite en múltiples copias. Cuanto mayor sea el número de copias mayor es la probabilidad de que una persona desarrolle los síntomas y mayor es el riesgo de que ello ocurra a edades más jóvenes. La enfermedad suele aparecer de forma más precoz y más grave en cada generación sucesivamente afectada.

Cada uno de los hijos de un padre afectado tiene el 50% de probabilidades de heredar la enfermedad de Huntington. Generalmente los síntomas no aparecen hasta la edad adulta, entre los 35 y los 50 años de edad, aunque depende del número de repeticiones del gen. En los niños puede parecer como la enfermedad de Parkinson con rigidez, movimientos lentos y temblor. Existe una pérdida de las funciones mentales, incluidos cambios en la personalidad y una pérdida de las funciones cognitivas como la capacidad de juicio y el habla.

Se estima que la incidencia media está en 4 u 8 afectados por cada 100.000 personas. A pesar de ello, se sabe que hay grandes diferencias entre las distintas poblaciones, siendo las asiáticas las menos propensas mientras que en Reino Unido la incidencia aumenta bruscamente.

Historia de la Enfermedad de Huntington

Paracelso: distintas formas de baile

El término “corea” ha sido confuso desde su introducción por Paracelso (1493-1541), en el siglo XVI, hasta nuestros días. Como es sabido, Teofrasto Bombasto von Hohenhan, definió varias formas de “danza” o choreus (de donde derivan palabras como coro, coreógrafo y coreografía): chorea naturalis (refiriéndose quizás a las enfermedades de Sydenham y de Huntington), chorea imaginativa (puede que haciendo referencia a la agitación psicomotora o incluso a los tics) y chorea lasciva (evocando quizás los movimientos pélvicos rítmicos de algunas crisis psicógenas).

Brueghel, el mal de San Vito y la histeria epidémica

Thomas Sydenham, en su Schedula monitoria de novae febris ingressu (Normas de vigilancia de las fiebres que aparecen de nuevo), publicada en 1686,no la relacionó con la fiebre reumática, optando por denominarla “chorea Sancti Viti”. Pretendía evocar con ello,por un lado, el término choreus de Paracelso y, por otro, el famoso grabado de Pieter Brueghel. Es esclarecedor observar con atención la expresiva obra de Brueghel, tantas veces citada, suponiendo que representaba una sorprendente congregación de enfermos huntingtonianos en el día de San Vito (Fig. 1-1).


Olla podrida

William Osler fue un médico internista que mostró especial interés en el sistema nervioso (escribió 200 artículos sobre temas neurológicos). En su monografía “On chorea and choreiform affections” (Fig. 1-2), usó el término cervantino de “olla podrida”para significar que el término “corea” se aplicaba a cualquier trastorno del movimiento. En su monografía original, identifica correctamente los coreas de Sydenham y de Huntington, además de las formas “secundarias”. Intentó visitar personalmente a las familias originales de George Huntington, cosa que su médico de familia entonces le desaconsejó “por la enorme sensibilización de los enfermos al respecto”

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Van Gehuchten, pionero de las sesiones de vídeo

El caso de van Gehuchten, pionero de la Neurología belga y fervoroso defensor de la teoría neuronal de Cajal, es un buen ejemplo del confuso concepto de “corea” hasta bien entrados en el siglo XX. En el libro de Neurología publicado por su hijo en 1920, años después de su fallecimiento, documenta con fotografías un curioso trastorno del movimiento ocurrido casi simultáneamente en once chicas residentes en un orfanato. De acuerdo con su experiencia en otros casos, van Gehuchten clasifica los “coreas histéricos” según su fenomenología; existirían así coreas salutatorios, coreas natatorios y coreas martilleantes. Contemplando las ilustraciones de su libro no es fácil imaginar cómo serían exactamente los movimientos anormales del “corea salutatorio”, la forma observada en sus casos. La singular circunstancia de haber filmado a dos de las muchachas más representativas y que la película sobreviviera milagrosamente alas bombas incendiarias de la Primera Guerra Mundial, demuestra que lo que van Gehuchten interpretó como“corea” correspondía fenomenológicamente a un trastorno del movimiento bien diferente. 

La saga de los Huntington

George Huntington, de una típica familia americana de clase media, ejerció, como su padre George H. Lee (n. 1850) y su abuelo Abel (n.1777), como médico rural en East Hampton. George se casó con Mary Elisabeth Hackard, tuvo seis hijos y murió asmático después de una vida dedicada a sus enfermos, a la caza ya la pesca, y también fue aficionado al dibujo (Fig. 1-3). No puede decirse que fuera la vida de un científico.Tampoco es que su trabajo fuera publicado en una revista de impacto.Ocupaba apenas cuatro páginas ya pareció en 1872, en el Medical and Surgical Reporter, una oscura revista profesional de Ohio. En el borrador del manuscrito,conservado en nuestros días, se observan acotaciones al margen escritas de mano de su abuelo Abel. Tampoco al joven George se le olvidó nunca su primer encuentro con dos mujeres–madre e hija– con la enfermedad.Acompañaba a su padre a caballo en la visita médica cotidiana, cuando aquellas mujeres fueron acercándose.Impresionado por sus incesantes contorsiones, preguntó a su padre. Recibió una respuesta escueta: that disorder (ese trastorno), el término con el que se conocía en el pueblo la innombrable enfermedad.

Un viaje UK-USA agitado 

¿De dónde procedían las familias asentadas en East Hampton? La corea de Huntington sería una “enfermedad made in USA”, pero gestada en Inglaterra. Corría el año 1630 y el puritano alcalde de Bures Saint Mary, Herbert Pelhman, un pequeño pueblo en la frontera entre Suffolk y Essex, junto con tres hombres más, embarcan en el James Winthrop Fleet rumbo a los Estados Unidos. El viaje hasta Salem, Massachusetts, duró tres meses y debió ser agitado. “Incestos, jolgorios, peleas,acusaciones de brujería” escandalizan al ex alcalde y obligan a encarcelar, llegados a tierra, a varios de los peculiares viajeros. En la pequeña población de Bures St. Mary es bien conocida Mary Haste por su proclividad a ofrecer favores sexuales y su conducta disoluta (a lady of easy virtue). Queda embarazada de un tal Welles y sus hijos, Nicholas, Jeffrey y “Wilkie”, emigran a Estados Unidos. Mary Haste tiene otros tres hijos, todos ellos varones, de otra relación. Se apodan Mulefoot (algo así como “los patamula”), los disolutos pasajeros del James Winthrop Fleet, los que se asentarían en Long Island, en la demarcación a la que la saga de los Huntington ofrecerían durante generaciones sus cuidados médicos. Otra interesante cuestión: ¿por qué una publicación tan modesta alcanzó tal difusión? Aparecer en lengua inglesa tuvo influencia, pero no lo explica todo. El artículo de Huntington tuvo la fortuna de ser referenciado en alemán por Kussmaul y por Nothnagel, lo que facilitó grandemente su difusión entre los lectores europeos, en una época de gran interés sobre la eugenesia. Pero fue sin duda el gran William Osler, a la sazón profesor de Medicina en la Universidad McGill de Montreal, el elemento clave en interesarse por el significado de la publicación de Huntington. Estuvo especialmente interesado enlos coreas y, como hemos visto, intentó incluso examinar personalmente a las familias originales de East Hampton.

Introducción a las bases genéticas y moleculares

La enfermedad de Huntington es causada por una mutación resultante en la repetición CAG (poliglutamina) en la proteína del Huntington, huntingtina, almacenada en el brazo corto del cromosoma 4. Los residuos de poliglutamato (poli-Q) son altamente tóxicos para las células neuronales cuando entran al núcleo. Los mecanismos por los cuales inducen la neurodegeneración incluyen la unión de la proteína anormal (huntingtina) a la adenofosfatasa monofosfato cíclica, que hace que falte la capacidad para iniciar la transcripción de otros genes, que son necesarios para la actividad de la acetiltransferasa e inhiben la acetilasa de la histona, lo cual altera el sistema ubiquitina-proteosoma, con la posterior manifestación de la enfermedad.

Por la extensión de las poliglutaminas, se expresa la huntingtina, que se caracteriza por poseer glutaminas extra en el extremo terminal de la proteína, lo cual la hace antiapoptótica. La proteína mutante entra en el núcleo, pierde su función antiapoptótica y genera productos tóxicos. Se cree que posiblemente sea la responsable del déficit neurotrófico, debido a la fusión anormal de las vesículas, las inclusiones amiloideas en las células estriatales y su relación con factores neurotróficos (BDNF). La tasa de formación de fibrinas amiloides aumenta a medida que las repeticiones poli-Q se expanden de un grado normal a uno mutante, lo cual lleva a proponer que los procesos de agregación son fundamentales en la patogénesis de la enfermedad de Huntington. Una proteína anormal, con más de 36-40 repeticiones del triplete, produce una enfermedad clínica de Huntington.

Según la expansión individual de CAG, puede existir una anticipación genética que produzca un inicio más temprano de la enfermedad. En una gran expansión de tripletes, por encima de 60, se presenta el 4% del total del espectro de mutaciones y la aparición antes de los 20 años. La enfermedad juvenil de Huntington tiene una frecuencia estimada en 8 a 10% de los casos. El transmisor es el padre en 70% a 80% de los casos. Cuando la expansión de tripletes se da por encima de 80-100, se da un cuadro clínico con aparición por debajo de los 10 años (5% de todos los casos) y una progresión devastadora. Estos individuos tienen una presentación atípica con problemas en el aprendizaje, rigidez, distonía y convulsiones. En contraste con otras enfermedades genéticas, la variabilidad de la repetición de tripletes apunta a un espectro neurobiológico y comportamental, asociado a una carga genética importante. La compleja interacción de este defecto genético particular con múltiples factores ambientales, implica que existan múltiples fenotipos entre pacientes con la misma enfermedad. De ahí que lo tradicionalmente conocido para la enfermedad de Huntington, corea más demencia, no se encuentre fácilmente en los estadios iniciales de la enfermedad.

Huntingtina y enfermedad de Huntington

La Huntingtina (Htt) es una proteína que posee un segmento poliQ a partir del residuo 17, seguido de un segmento de repeticiones de prolina, cerca del extremo N-terminal. En condiciones normales, el segmento poli Q puede contener de 9 a 36 repeticiones CAG (rango normal: 11-27); en función de ello, la proteína presenta un tamaño aproximado de 3.136 aminoácidos y una masa molecular de 348kDa. El gen que la codifica (IT15) se encuentra en el brazo corto del cromosoma 4 (4p16.3) y fue caracterizado en 1993. Dicha proteína contiene múltiples regiones que son importantes para la interacción con otras proteínas, entre ellas, Htt asociada a proteína 1 (HAP-1), interacción de la Htt con proteína 1 ó 2 (HIP-1, HIP-2), gliceraldehído 3 fosfato deshidrogenasa y calmodulina. Está presente en el núcleo, citoplasma, dendritas, terminales nerviosos de neuronas, así como asociada a numerosos orgánulos, como el aparato de Golgi, el retículo endoplásmico y la mitocondria. Se expresa de forma ubicua, y se encuentra tanto en el sistema nervioso (neuronas y glía) como en una gran variedad de tejidos (hígado, páncreas, testículos, etc.).

Se han evidenciado diferentes dimensiones en la elongación del triplete CAG en los tejidos estudiados o áreas cerebrales analizadas. Así, dentro del tejido nervioso, su longitud es menor en el cerebelo respecto de la corteza frontal y cuerpo estriado (parte subcortical del prosencéfalo).
Diferentes estudios han puesto de manifiesto las múltiples funciones que se le atribuyen a la Htt, incluyendo, de forma general :
–  Participación en el desarrollo embrionario de vertebrados.
–  Comunicación interneuronal y neurogénesis
– Regulación procesos del metabolismo energético
–  Regulación transcripcional.
–  Transporte intracelular.
–  Degradación celular.
La forma mutada de la Huntingtina (mHtt) se sitúa por encima de 36 tripletes en pacientes que padecen la enfermedad, es decir, por encima de ese rango normal antes señalado.

En 1987, se demostró que era la primera enfermedad genética humana con una penetrancia completa. Así, una cola poli Q de 29-34 glutaminas (premutación) no desarrolla fenotipo de enfermedad de Huntington, pero incrementa el riesgo de su aparición en la siguiente generación a través de la meiosis, mientras que colas poliQ con 35-39 glutaminas desencadenan la enfermedad con una penetrancia variable o incompleta, aumentándola en las generaciones siguientes. Todo esto se debe a la inestabilidad en la replicación cuando el número de tripletes es igual o superior a 28.

Estrés oxidativo y enfermedad de Huntington

El estrés oxidativo desempeña un papel importante en la patogénesis de las enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Huntington, la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, la esclerosis lateral amiotrófica, la esclerosis múltiple, etc.
En el caso de la enfermedad de Huntington, los estudios ponen de manifiesto la presencia de estrés oxidativo, tanto en pacientes como en modelos con roedores. Dicho estrés oxidativo se caracteriza por un aumento en el daño al ADN (8OHdG), a las proteínas (grupos carbonilos y nitración de proteínas) y a los lípidos (malondialdehído, 4-hidroxinonenal y sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico), y una disminución en el contenido de glutatión reducido, así como un incremento en las enzimas antioxidantes como glutatión peroxidasa, catalasa y superóxido dismutasa. Según los datos disponibles, el desequilibrio oxidativo acontece antes de la aparición de los síntomas, lo que evidencia que el estrés oxidativo es un evento primario y no un fenómeno secundario al daño y muerte celular en este proceso, situación que avala el hecho de que las especies reactivas, tanto del oxígeno como del nitrógeno, desempeñan un papel central en la neurodegeneración. Adicionalmente, se ha mostrado la existencia de una correlación entre la gravedad de la enfermedad –según la Unified Huntington’s Disease Rating Scale- y los niveles de malondialdehído, lo que indica su posible potencial como biomarcador.
Este mismo grupo es el que  ha evidenciado la existencia de la correlación entre el número de tripletes CAG en el ADN mitocondrial de leucocitos de estos pacientes y la gravedad de la enfermedad, lo que apunta la posibilidad de que la longitud de repeticiones CAG pueda servir como índice de las enfermedades poli Q, de manera especial de la enfermedad de Huntington.
Por otro lado, se han detectado niveles reducidos de BDNF (factor neurotrófico del que dependen en gran medida las neuronas estriatales) en suero de pacientes con la enfermedad de Huntington mientras sus niveles pueden regularse como respuesta al estrés oxidativo y la producción de especies reactivas. Estudios experimentales han puesto de manifiesto una importante relación e interacción entre el tamaño de expansión de la cola poliQ, niveles de proteína mHtt, incremento de metabolitos tóxicos y mecanismos de toxicidad (estrés oxidativo, sucesos inflamatorios, etc.) que delimitan tanto las manifestaciones clínicas (penetrabilidad) de la enfermedad como el deterioro asociado a ella. Así, la intensidad de las modificaciones oxidativas es proporcional al número de repeticiones CAG en el polipéptido Htt-poli Q.

El daño oxidativo observado en estos pacientes puede atribuirse a la presencia de la mHtt. Así, los depóstios de mHtt provocan un incremento en los niveles de especies reactivas del oxígeno en neuronas y células no neuronales, situación que guarda perfecta concordancia con la característica de que estos acúmulos proteicos funcionan como centros dependientes del hierro de estrés oxidativo. Estas especies reactivas del oxígeno, debido a su localización en la matriz mitocondrial, a la falta de histonas y a sus mecanismos de reparación limitados, atacan al ADN mitocondrial. De hecho, en el Huntington se produce un aumento de las delecciones del ADN mitocondrial en los lóbulos temporal y frontal de la corteza. Así, estudios bioquímico-moleculares muestran alteraciones en la función mitocondrial de pacientes con enfermedad de Huntington. Una de estas alteraciones afecta a la cadena de transporte electrónico, concretamente a los complejos II y III. Esta situación origina un descenso significativo en la oxidación del succinato en su transformación a fumarato por acción de la succinato deshidrogenasa, así como una reducción en la producción de la síntesis de ATP. Esta alteración del metabolismo aerobio supone unas consecuencias fatales para la neurona.

Excitotoxicidad y enfermedad de Huntington

Estudios experimentales ponen de manifiesto que la excitotoxicidad guarda una estrecha relación con el estado oxidativo encontrado. Este binomio constituye la piedra angular de la patogénesis de este proceso patológico. Así, la excitotoxicidad desencadenada por glutamato en la enfermedad de Huntington se asocia a un incremento intracelular de ion calcio y especies reactivas del oxígeno y nitrógeno. Estudios en los modelos experimentales, anteriormente comentados, refuerzan estos datos, porque ponen de manifiesto este punto, así como el hecho de que la propia neurotoxicidad de los agentes disminuye el umbral de los receptores glutamatérgicos al glutamato, por lo que se requiere para su estimulación menor concentración de este neurotransmisor. Esto implica que menores concentraciones de glutamato serían capaces de desencadenar el fenómeno de la excitotoxicidad. Se trata éste de un punto de relevancia, debido a los resultados contradictorios obtenidos en los modelos experimentales, así como a la implicación de la vía corticoestriatal, que desempeña un papel importante en el desarrollo del fenotipo de dicha enfermedad. Es interesante tener presente que diferentes modelos de exón-1 son resistentes a la excitotoxicidad, probablemente debido a la activación de mecanismos compensatorios.
La elevación de calcio intracelular se traduce en la activación de la óxido nítrico sintasa neuronal o la óxido nítrico sintasa tipo I, y la consiguiente liberación de óxido nítrico. El óxido nítrico, un gas que actúa de segundo mensajero y que se ha involucrado en la plasticidad neuronal, se transformará en peroxinitrito tras reaccionar con el anión superóxido procedente de la cadena de transporte de electrones, así como de otras reacciones redox, como la establecida por la NADPH-oxidasa o la xantino oxidasa. Dichos sucesos, junto con el metabolismo de la dopamina, que puede sufrir un proceso de autooxidación, inducen un desequilibrio entre los sistemas oxidantes/antioxidantes a favor de los primeros y caracterizado por una producción y liberación excesiva de especies reactivas del oxígeno/especies reactivas del nitrógeno y un declive en los sistemas antioxidantes, tanto enzimáticos (superóxido dismutasa y glutatión peroxidasa) como no enzimáticos (glutatión reducido).

Recientes estudios han involucrado el estrés oxidativo presente en la activación del factor de transcripción Nrf2. Este factor modula la expresión de los denominados vitagenes, genes conservados en la evolución filogenética de la especie y que regulan la expresión de proteínas antioxidantes de citoprotección de fase II, como tiorredoxina/tiorredoxina reductasa 1, glutatión-S-transferasa, glutatión peroxidasa y superóxido dismutasa 1. Dicho factor se encuentra secuestrado en el citoplasma por la proteína Keap1. Este complejo puede separarse, entre otros fenómenos conocidos, por la acción de las especies reactivas del oxígeno sobre Keap1 o por la fosforilación de Nrf2, lo que da como resultado la liberación citoplasmática de Nrf2 y su consiguiente translocación al núcleo, donde induciría la transcripción de proteínas antioxidantes.
Un reciente estudio muestra que la mHtt activa estos genes relacionados con la respuesta antioxidante/reductora vía Nrf2-ARE. Está claro que en el curso natural y evolutivo de la enfermedad de Huntington esta respuesta es insuficiente, ya que, finalmente, se establece el daño oxidativo y la muerte neuronal.
Sin embargo, tiene gran relevancia, ya que con ella se abren nuevas perspectivas para estrategias terapéuticas que puedan llevar a un retraso en el inicio de la enfermedad o a un enlentecimiento en su evolución, mejorando con ello las expectativas de calidad de vida de los pacientes. Sin duda, y a la luz de las evidencias científicas, se requieren más estudios en esta línea.

Adicionalmente, se han mostrado evidencias de que el coactivador-1α de PPARg actúa como pieza clave en la protección neuronal frente al daño oxidativo involucrado en la patogénesis de la enfermedad de Huntington. PGC-1 α induce la transcripción de programas celulares regulando la respiración mitocondrial, la defensa frente al estrés oxidativo y la termogénesis adaptativa, situación que también posibilita la generación de nuevos focos calientes en los estudios de este proceso patológico ( posibles líneas de investigación para un eficaz tratamiento ).

Desequilibrio del circuito neuronal y neurotoxicidad

La expresión de la huntingtina no es exclusiva de las áreas cerebrales afectadas por la neurodegeneración. Se verifica que algún tipo de neurotransmisión puede contribuir en la pérdida neuronal preponderante en el cuerpo estriado. En la enfermedad de Huntington, la pérdida de neuronas del cuerpo estriado que presentan receptores D2 de la dopamina hace posible la inhibición gabaérgica en la parte externa del globo pálido, provoca la desinhibición del tálamo y el exceso de excitación del tálamo sobre la corteza motora. El aminoácido glutamato es el principal neurotransmisor excitante del sistema nervioso central y el cuerpo estriado recibe una densa estimulación glutamatérgica de la corteza. Las neuronas del estriado presentan receptores del glutamato en abundancia, principalmente los sensibles a la N-metil-D-aspartato (NMDA), que alteran la permeabilidad de los iones Ca2+, Na+ y K+.
 Los agonistas de los receptores de la NMDA provocan degeneración del cuerpo estriado y constituyen un modelo experimental. El aumento de la liberación del glutamato en el estriado puede contribuir en el estrés oxidativo a través de la inhibición por competitividad de la absorción del aminoácido cisteína, cuya disponibilidad es un factor limitante en la síntesis de glutatión; pero otros factores están implicados en la neurotoxicidad con intervención del glutamato. Modelos experimentales en animales transgénicos ponen de manifiesto un aumento de la sensibilidad al glutamato y potencial de reposo más despolarizado en el estriado. La disminución en la producción neuronal de ATP, determina el cierre de los canales y bombas iónicas dependientes de ATP, despolarizando la membrana y perjudicando la restauración del potencial de reposo. El bloqueo de los receptores NMDA por Mg2+, dependiente del potencial de membrana, se vuelve ineficaz, de manera que incluso bajas concentraciones de glutamato se vuelven capaces de activar a sus receptores, aumentando la concentración intracelular de Ca2+. El calcio puede participar en la muerte celular a través de mecanismos que implican la activación de la óxido nítrico sintetasa, la fosfolipasa A2 (PLA2), proteasa y proteincinasas. El aumento de la producción de óxido nítrico, que origina el potente radical peroxinitrito, contribuye en el aumento del estrés oxidativo y en la concentración de hierro libre. Igual que el Ca2+, la isquemia aumenta la actividad PLA, que resulta al aumentar la concentración de lípidos bioactivos como factor de activación plaquetaria (PAF) y prostaglandinas, que estimulan respectivamente la liberación de glutamato presináptico y en la glía, potenciando su excitotoxicidad. El PAF también produce contracción de las arterias cerebrales, disminuyendo la perfusión sanguínea, y a través de la activación de la proteincinasa C estimula más la activación de PLA2, constituyendo un ciclo vicioso que contribuye en la excitotoxicidad.

Estudios genéticos


La enfermedad de Huntington es un trastorno hereditario de transmisión autosómica dominante, cuyo gen posee una baja penetrancia en la infancia y juventud, y prácticamente completa (100%) en individuos de 70-80 años.
Gracias al análisis de numerosas familias americanas recogido en una amplia base de datos, se ha podido demostrar que los síntomas de la enfermedad tienden a aparecer en edades más tempranas a medida que avanzamos en las generaciones siguientes, especialmente si se transmite a través del padre, fenómeno denominado "anticipación".

La localización del gen es concreta, en el brazo corto del cromosoma 4. El exón 1 de este gen, llamado IT15, contiene una secuencia repetida de tripletes CAG, responsable directo de la enfermedad.
El gen IT15, de 200 kb de longitud, contiene en total 67 exones de los cuales el número 1, como hemos dicho antes, contiene una secuencia repetida de tripletes CAG muy polimórfica. Su tamaño varía entre 10 y 35 repeticiones en la población general, siendo los alelos más frecuentes aquellos que contienen entre 15 y 20 CAG. En los pacientes con enfermedad de Huntington, la longitud de esta secuencia está expandida, conteniendo 36 o más repeticiones. Las mutaciones por amplificación de una secuencia de repetición polimórfica se denominan mutaciones dinámicas, descritas por primera vez en 1990.
Atendiendo al número de repeticiones CAG del gen IT15 distinguimos tres tipos de alelos :
  1. Normales. Contienen entre 10 y 26 repeticiones
  2. Intermedios. Contienen entre 27 y 34 repeticiones. Las personas portadoras de estos alelos no desarrollan la enfermedad, pero debido a la inestabilidad de la secuencia CAG, existe un riesgo de que esta se expanda en sus hijos hasta alcanzar el rango patológico. Se denominan alelos mutables.
  3. Patológicos. Contienen 36 o más repeticiones. Las personas portadoras de estos alelos tienen un riesgo alto de desarrollar los síntomas de la enfermedad de Huntington a lo largo de su vida. Estos alelos patológicos se clasifican a su vez en dos grupos:

    • Alelos de baja penetrancia. Contienen entre 36 y 39 repeticiones CAG y sus portadores pueden no desarrollar la enfermedad, aún viviendo hasta la década de los ochenta.
    • Alelos de penetrancia completa. Contienen 40 o más repeticiones y se asocian a la presencia de manifestaciones clínicas.

El análisis del número de repeticiones CAG nos permite realizar un diagnóstico directo y seguro de la enfermedad, independientemente de la presencia o no de los síntomas.
En cuanto a la relación fenotipo-genotipo, el número de correlaciones CAG está en correlación inversa con la edad de comienzo de los síntomas de la enfermedad de Huntington. Las personas con una forma adulta de la enfermedad presentan generalmente tamaños que pueden variar entre los 40 y los 55 CAG, en tanto que las formas juveniles,frecuentemente, se asocian a expansiones mayores, superiores a las 60 repeticiones.
Tanto la enfermedad de Huntington como otras enfermedades de herencia dominante se expresan en heterocigotos ( personas portadoras de un alelo mutado y otro normal en el mismo locus). En circunstancias excepcionales (ambos padres afectados), una persona puede heredar las dos copias mutadas de un gen dominante. Por lo general, los homocigotos o portadores de doble dosis de enfermedades dominantes presentan una clínica mucho más grave y muy frecuentemente son letales. La enfermedad de Huntington es una de las pocas excepciones a esta regla, ya que los homocigotos son clínicamente semejantes a los heterocigotos, si bien se sospecha un inicio más temprano de los síntomas.
Hoy en día se considera que el tamaño de la secuencia CAG condiciona, aproximadamente, un 50-65 % de la variabilidad en la edad de comienzo de los síntomas de la enfermedad. Sin embargo, el efecto de esta secuencia es llamativamente inferior en personar con un número de repeticiones entre 40 y 50 repeticiones, que en aquellas con 50 o más.  Esta circunstancia sugiere que los factores modificadores, diferentes a la longitud de la secuencia, tienen un mayor impacto en aquellas personas con expansiones pequeñas, circunstancia que explicaría la amplia variabilidad en la edad de comienzo de los síntomas que se observa en pacientes con un número de repeticiones entre 40 y 45.

En relación a la anticipación genética (incremento de la gravedad o disminución de la edad de comienzo de los síntomas en generaciones sucesivas ), podemos decir que es un fenómeno predominante en el Huntington y en otras enfermedades causadas por mutaciones dinámicas. Su efecto depende del sexo del progenitor. En nuestro caso, la anticipación se produce más frecuentemente por transmisión del alelo mutado a través de la vía paterna, como consecuencia de la inestabilidad de la repetición CAG durante la espermatogénesis. Las expansiones grandes se producen casi exclusivamente a través del padre.
Cromosoma 4
Gen de la Htt






Estudios genéticos


  • Alelos intermedios y nuevas mutaciones: Más de un 25-30% de los casos diagnosticados no refieren antecedentes familiares. El análisis del gen IT15 en estas familias ha demostrado que gran parte de estos casos esporádicos son consecuencia de la expansión, hasta el rango patológico, de un alelo intermedio (27-35 repeticiones de CAG) presente en los padres. Estos alelos intermedios se transmiten preferentemente a través de la línea germinal de los varones y su inestabilidad se asocia a una edad avanzada paterna, circunstancia previamente descrita en otras enfermedades dominantes. De esta manera, se explica la existencia de nuevas mutaciones en  el Huntington, estimándose hoy en día una tasa en torno al 10 %.
Los alelos intermedios o secuencias CAG de longitud comprendida entre 27 y 35 repeticiones son relativamente frecuentes en la población general (1%-3,9%) y se consideran estables. Su frecuencia es mayor entre las familias con la enfermedad y presentan una clara tendencia a expandirse. Sin embargo, el riesgo de expansión está aún por determinar. Es posible que estas diferencias sean secundarias a la presencia de factores intrínsecos  al pool genético que define las poblaciones hasta ahora estudiadas.
  • Genes modificadores: La presencia en dos personas de una misma expansión de tripletes CAG en el gen del Huntington no se traduce, ni mucho menos, en la existencia de unas manifestaciones clínicas semejantes. Además del tamaño de la secuencia CAG, el inicio de los síntomas motores depende claramente de la presencia de otros genes y de factores ambientales cuya contribución se estima en un 40 y 60%,respectivamente, de la variabilidad residual.
Existen diversas publicaciones con resultados aparentemente positivos sobre genes implicados en diversos procesos celulares: transmisión glutaminérgica (GRIK, GRIN2A, GRIN2B), degradación de proteínas ( UCHL1), transcripción genética (TCERG1, TP53), respuesta al estrés oxidativ/ apoptosis celular (DFFB, MAP3K5,MAP2K6), mecanismo lipoproteico (APOE),tráfico axonal (HAP1) o metabolismo energético ( PPAEGC1A).Recientes investigaciones apuntan la posibilidad de que exista una asociación genética entre la edad de comienzo de los primeros síntomas característicos de la enfermedad de Huntington y el gen que mapea para la región promotora del factor de transcripción E2F2, denominado rs2742976. En concreto, los pacientes de Huntington que portan el alelo T de este gen muestran una menor expresión de este factor E2F2 en linfocitos T, lo que sugiere que la dependencia a la actividad transcripcional de E2F2 puede tener implicaciones con la patogénesis de la enfermedad (postulándose como un potencial factor modificador en el Huntington ).

E2F2 es un gen que codifica para un factor de transcripción con implicaciones en el ciclo celular, regulando la fase quiescente de los linfocitos T y sobre todo (en lo que atañe a esta enfermedad) tiene un importante papel en la diferenciación de los terminales neuronales.
El rs2742976 se localiza en un supuesto sitio de unión (STATX) en la región promotora del gen E2F2, existiendo una correlación entre el genotipo rs2742976 y la expresión del gen E2F2, siendo mayor en los individuos con el polimorfismo TT que los individuos GG. Esto quiere decir que la presencia del alelo T en el genotipo E2F2 rs2742976 indica una menor expresión del factor de transcripción E2F2, lo que a su vez está relacionado con una aparición más tardía de los síntomas propios del Huntington.

Modelos transgénicos

Para abordar los procesos de neurodegeneración acontecidos en el ser humano, como en la enfermedad de Huntington, son de gran utilidad y apoyo los modelos experimentales, tanto los que usan animales transgénicos como los inducidos por neurotóxicos, a pesar del salto filogenético que implica su uso.
Los modelos transgénicos desarrollan cuadros con gran similitud fenotípica, bioquímica y genética al ser humano, y muestran no sólo los cambios conductuales, tróficos y bioquímicos característicos, sino también las alteraciones genéticas implicadas y, en consecuencia, los depósitos de la proteína mHtt. En la actualidad, se dispone de una gran variedad de modelos genéticamente manipulados (transgénicos):
Transgénicos propiamente denominados: aquéllos que tienen incorporado en su genoma un fragmento de ADN exógeno con un número de copias en tándem y al azar (por ejemplo, YAC72, YAC128, R6/, R6/2). El R6/2 es uno de los más utilizados, ya que manifiesta una forma muy agresiva y similar a la variante juvenil.
Knock-in: aquéllos en los que se ha sustituido un gen normal para la proteína Htt, insertándose una secuencia codificante o el gen completo para la mHtt en la localización exacta dentro del brazo corto del cromosoma 4, lo que le va a conferir otras propiedades determinadas (por ejemplo, CAG140).
Knock-out: inactivación de los dos alelos de un gen (por ejemplo, Htt). Según nuestro conocimiento, estos modelos en roedores no muestran algunas de las alteraciones cerebrales (inclusiones nucleares y agregados de neuropilo) y modificaciones de la conducta (distonía y corea) que padecen los pacientes con esta enfermedad. Por ello, se han desarrollado modelos de primates no humanos transgénicos, utilizando al macaco rhesus, que adicionalmente reproduce modificaciones cerebrales y conductuales similares a las del ser humano (inclusiones nucleares, agregados de neuropilo, distonía y corea).
Por su parte, los modelos inducidos mediante agentes neurotóxicos presentan ventajas como  ser más económicos y más fácilmente manipulables, y reproducir cambios bioquímicos, moleculares y conductuales similares a la enfermedad estudiada. Al igual que los modelos transgénicos, también presentan algún inconveniente o limitación, como sería, principalmente, el no mostrar el defecto o la alteración genética. En el caso específico de los agentes neurotóxicos reproductores de un modelo similar a la enfermedad de Huntington (ácido quinolínico, ácido 3-nitropropiónico), no manifiestan la expansión del triplete CAG y, por lo tanto, los depósitos de proteína mHtt. En el caso concreto de la enfermedad de Huntington, el modelo inducido por el ácido 3-nitropropiónico reproduce con fidelidad cambios conductuales y del comportamiento, así como bioquímico-moleculares y celulares similares a los acontecidos en esta enfermedad, excepto los depósitos citoplasmáticos e intranucleares de mHtt.

Ausencia de Caspasa-6

La proteólisis de la Huntingtina mutada (mHtt) es uno de los desencadenantes (por no decir el principal) de la patogénesis en la enfermedad de Huntington, al favorecer la formación de los tóxicos agregados de Huntingtina y otras proteínas intranucleares como factores implicados en la regulación transcripcional. Se ha descrito el aminoácido 586 de esta proteína como el lugar de reconocimiento de la proteasa caspasa-6. La activación de esta enzima ocurre de forma presintomática.
En ausencia de la caspasa 6, se reducen los niveles del fragmento mHtt-586. In vivo, la eliminación del gen de la caspasa 6 (casp6) tiene como consecuencia una recuperación parcial del peso corporal, la normalización de los niveles de IGF-1 (Insuline-like growing factor), un revertimiento del fenotipo depresivo y lo más importante, una reducción de la proteína huntingtina salvaje o normal. 
Se han puesto en marcha experimentos con ratones para analizar las posibilidades de una caspasa disfuncional o no activada. En los ratones resistentes a Casp6 (C6R), se les ha bloqueado el aminoácido 586 de unión a la caspasa a través de la introducción del gen mutado D586A, que conlleva a la completa ausencia del fragmento mHtt-586, impidiendo la unión de la caspasa 6 o de cualquier otra proteasa. Este resultado proporciona una posible diana terapéutica (inhibición de la caspasa 6)
Otros resultados obtenidos con respecto a esta inhibición son el aumento de BDNF (imprescindible para el buen funcionamiento de las neuronas nigroestriatales afectadas en el Huntington) y una mejora de la degeneración estriatal y testicular en estadíos tempranos.
Teniendo en cuenta que la caspasa 6 interviene en procesos neurodegenerativos independientes de la expression de mHtt, como la unión a la proteína citoesquelética neuronal Tau o la mediación de la degeneración axonal, es posible que las similitudes fenotípicas entre el Huntington y otras enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer pueden atribuir su origen a alteraciones bioquímicas comunes como el incremento de la actividad de esta caspasa 6 y la unión con otros sustratos. Mientras tanto, los fenotipos específicos de Huntington sí están mediados por la presencia de la huntingtina mutada y sus fragmentos de unión.
Se ha propuesto como hipótesis la presencia de un ciclo de realimentación o “feedback loop” donde la actividad de la Casp6 aumenta con la edad, lo que conduce a la generación de ese mHtt-586 que a su vez promueve la activación de Casp6.
Se ha descubierto que la proteasa Casp8 se encuentra en íntima relación con Casp6. Casp8 es la responsable de la presencia continuada del fragmento mHtt-586 en ratones doble transgénico (YAC128/Casp6−/− ) y está involucrada en los procesos apoptóticos y de excitotoxicidad. Además, Casp8 se activa en condiciones neurodegenerativas como en la enfermedad de alzheimer, similar a casp6. Casp 6 y casp8 puede que actúen en la misma vía, siendo plausible que cap 8 sea capaz de compensar la ausencia de Casp6 en los animals knock out constitutivos.
En los modelos de ratones doble transgénicos (YAC128/Casp6-/-) que por tanto tienen el gen Casp6 inhibido,los niveles de p62 se ven reducidos. La proteína codificada por p62 se asocia al autofagosoma, y se degrada cuando este se funde con el lisosoma. En el Huntington se postula que p62 se acumula debido a un déficit en el proceso de carga del autofagosoma, lo que produce una disfunción en la vía autofágica.
 La inhibición de Casp6 puede causar un inesperado efecto beneficioso al conseguir un proceso autofágico funcional. 

Desregulación transcripcional y desacetilación de histonas

La regulación de la expresión génica se consigue mediante la acción de factores de transcripción que alteran la estructura de la cromatina gracias que estos reclutan enzimas
modificadoras de histonas. Uno de los procesos anormales más destacados mediados por la huntingtina mutada es la desregulación a nivel transcripcional, ya que cuanto más larga sea la cadena poliQ, mayor secuestro de factores de transcripción se dará en el núcleo. Uno de los factores secuestrados más importantes es el CBP (creb-binding protein), que posee un dominio para la acetil-transferasa de histonas (activación transcripcional).

La acetilación de histonas está modulada por la alternancia en la actuación de acetiltransferasas de histonas (HAT) y las desacetilasas de histonas (HDAC), que colaboran con el objetivo de modificar la estructura de la cromatina y así regular la transcripción. En términos más sencillos, podríamos decir que la actividad de las acetil-transferasas de histonas aumenta la actividad transcripcional al crear una conformación cromatínica más abierta, mientras que la HDAC elimina los grupos acetilo condensando la cromatina, lo que supone una represión o supresión génica. La acetilación histónica regula el reclutamiento de complejos transcripcionales reguladores específicos, mediando esta transformación en la cromatina.
  
El CBP antes mencionado se asocia con el factor CREB en el núcleo, aumentando la acetilación de histonas y estimulando así la expresión génica. Como CBP es reclutado por la huntingtina mutada, CREB no se activa y no permite que un tercer factor TAF regule la correcta transcripción realizada por la ARN polimerasa II. Debido a esto, no se expresará encefalina (depresora del sistema nervioso central necesaria en el cuerpo estriado, cuyos niveles se ven disminuidos en el Huntington).
Una investigación revela que el exon 1 de la Huntingtina con 51 glutaminas que contiene el dominio de poliprolina (Httex1p 51Q) se une directamente al dominio de la acetiltransferasa en el CBP. In vitro, se demuestra que la presencia de mHtt conlleva a una disminución de la acetilación de la histona 4, extrayéndose la conclusión de que la interacción directa de la huntingtina con los dominios de la acetiltransferasa inhibe la acetilación de las histonas. Pero esta disminución en la acetilación se ha demostrado poder ser tratada con inhibidores de las desacetilasas de histonas (butirato de sodio, tricoestatina A y ácido suberoylanilido hidroxámico), lo cual podría ser un foco de investigación terapéutica.


Estudios recientes aseguran que los agregados de poliQ interfieren en la asociación entre TAF y un nuevo elemento, Sp1, lo cual evita el anclaje directo de Sp1 al DNA. Consecuentemente, Sp1 no cumple su función y no transcribe el gen del receptor de dopamina D2 y los factores de crecimiento nervioso (NFG), repercutiendo directamente en la etiopatogenia del Huntington.

Epigenética de la enfermedad de Huntington

Hoy en día, se ha comprobado cómo la enfermedad de Huntington, como otras, tiene relación con la estructura del cromosoma en relación a las modificaciones epigenéticas (metilaciones, desacetilaciones…) que presenta.
Ciertos factores ambientales, como el estrés, la contaminación o el abuso de ciertas sustancias se ha comprobado como provocan una aparición más temprana de la enfermedad, además de unos peores síntomas. Por el contrario, la práctica de ejercicio, terapias con ciertas drogas o un buen ambiente de vida pueden propiciar una aparición más tardía de la enfermedad en estos individuos.
Por lo tanto, aparte de factores genéticos esta enfermedad tiene una serie de variables que es importante observar para ver cómo se puede incidir en esta enfermedad por otros ángulos con tal de intentar buscarle cura.

Gen C9orf72 y su relación con la enfermedad

Nuevos experimentos han descubierto cómo una repetición en el gen C9orf72 aumenta los casos de degeneración lobular frontotemporal y esclerósis lateral amiotrófica esporádicamente en las familias. Se quiso relacionar con nuestro caso, para lo cual se llevó a cabo un estudio en 514 pacientes con la enfermedad de Huntington, a los que se les estudió este gen C9orf72, y se vio el tamaño de la expansión que originaban (puede expandir cientos de miles de repeticiones de hexanucleótidos). De estos, 10 la presentaban (1.94%), haciéndolo la causa más común de presentar la enfermedad. Los pacientes con C9orf72 presentaban movimientos desordenados, distonia, corea… Además, presentaron la enfermedad más tempranoEl 19.5% de los enfermos de Huntington presenta un familiar con una enfermedad neurodegenerativa similar. De los experimentados, el 70% de los que tenían C9orf72 tenía algún familiar con una enfermedad de este tipo, por lo que se vio una relación directa entre el gen y estos casos. Los casos de C9orf72 positivo esporádicamente también son posibles.
La tabla adjunta refleja los síntomas presentes en los pacientes diagnosticados con expansiones positivas de c9orf72, y se puede observar que hay una serie de síntomas relacionados claramente con la enfermedad de Huntington.
Como conclusión, se ha demostrado como una expansión de C9orf72 es la causa genética más común detectada en los pacientes con Huntington con un fenotipo enfermo, con una prevalencia de 1.95%

Este descubrimiento puede ser muy importante, puesto que la detección de este gen puede ayudar a diagnosticar más rápido la enfermedad, además de abrir otro camino en el intento de encontrar una cura a esta.
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