Por primera vez los investigadores han utilizado datos humanos para cuantificar la velocidad de los distintos procesos que conducen a la enfermedad de Alzheimer y han descubierto que ésta se desarrolla de forma muy diferente a lo que se pensaba.
Sus resultados, publicados en la revista ‘Science Advances’, podrían tener importantes implicaciones para el desarrollo de posibles tratamientos, señalan.
El equipo internacional, dirigido por la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, descubrió que, en lugar de partir de un único punto del cerebro e iniciar una reacción en cadena que conduce a la muerte de las células cerebrales, la enfermedad de Alzheimer llega a diferentes regiones del cerebro de forma temprana. La rapidez con la que la enfermedad mata las células de estas regiones, a través de la producción de grupos de proteínas tóxicas, limita la rapidez con la que la enfermedad progresa en general.
Los investigadores utilizaron muestras cerebrales post mortem de pacientes con Alzheimer, así como escáneres PET de pacientes vivos, que iban desde los que tenían un deterioro cognitivo leve hasta los que padecían la enfermedad de Alzheimer en toda regla, para rastrear la agregación de tau, una de las dos proteínas clave implicadas en la enfermedad.
En la enfermedad de Alzheimer, la tau y otra proteína llamada beta-amiloide se acumulan en marañas y placas -conocidas colectivamente como agregados-, lo que provoca la muerte de las células cerebrales y el encogimiento del cerebro. El resultado es la pérdida de memoria, los cambios de personalidad y la dificultad para llevar a cabo las funciones diarias.
Al combinar cinco conjuntos de datos diferentes y aplicarlos al mismo modelo matemático, los investigadores observaron que el mecanismo que controla el ritmo de progresión de la enfermedad de Alzheimer es la replicación de los agregados en regiones individuales del cerebro, y no la propagación de los agregados de una región a otra.
Los resultados abren nuevas vías para entender el progreso del Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas, y nuevas formas de desarrollar futuros tratamientos.
Durante muchos años, los procesos cerebrales que dan lugar a la enfermedad de Alzheimer se han descrito con términos como «cascada» y «reacción en cadena». Se trata de una enfermedad difícil de estudiar, ya que se desarrolla a lo largo de décadas y sólo se puede dar un diagnóstico definitivo tras examinar muestras de tejido cerebral después de la muerte.
Durante años, los investigadores se han basado principalmente en modelos animales para estudiar la enfermedad. Los resultados obtenidos en ratones sugerían que la enfermedad de Alzheimer se extiende rápidamente, ya que los grupos de proteínas tóxicas colonizan diferentes partes del cerebro.
«La idea era que el Alzheimer se desarrolla de forma similar a muchos tipos de cáncer: los agregados se forman en una región y luego se extienden por el cerebro –explica el doctor Georg Meisl, del Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, primer autor del trabajo–. Pero, en cambio, descubrimos que cuando el Alzheimer comienza ya hay agregados en múltiples regiones del cerebro, por lo que tratar de detener la propagación entre regiones hará poco para frenar la enfermedad».
Es la primera vez que se utilizan datos humanos para seguir los procesos que controlan el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer a lo largo del tiempo. Ha sido posible, en parte, gracias al enfoque de cinética química desarrollado en Cambridge durante la última década, que permite modelar los procesos de agregación y propagación en el cerebro, así como a los avances en la exploración PET y las mejoras en la sensibilidad de otras mediciones cerebrales.
«Esta investigación muestra el valor de trabajar con datos humanos en lugar de con modelos animales imperfectos -apunta el profesor Tuomas Knowles, también del Departamento de Química, que es coautor del estudio–. Es emocionante ver el progreso en este campo: hace quince años, nosotros y otros determinábamos los mecanismos moleculares básicos para sistemas simples en un tubo de ensayo; pero ahora somos capaces de estudiar este proceso a nivel molecular en pacientes reales, lo cual es un paso importante para desarrollar algún día tratamientos».
Los investigadores descubrieron que la replicación de los agregados de tau es sorprendentemente lenta: tarda hasta cinco años. «Las neuronas son sorprendentemente buenas a la hora de impedir la formación de agregados, pero tenemos que encontrar formas de hacerlas aún mejores si queremos desarrollar un tratamiento eficaz –afirma el profesor Sir David Klenerman, coautor del estudio y miembro del Instituto de Investigación de la Demencia del Reino Unido en la Universidad de Cambridge–. Es fascinante cómo ha evolucionado la biología para detener la agregación de proteínas».
Los investigadores afirman que su metodología podría utilizarse para ayudar al desarrollo de tratamientos para la enfermedad de Alzheimer, que se calcula que afecta a 44 millones de personas en todo el mundo, al dirigirse a los procesos más importantes que se producen cuando los humanos desarrollan la enfermedad. Además, la metodología podría aplicarse a otras enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Parkinson.
«El descubrimiento clave es que detener la replicación de los agregados en lugar de su propagación va a ser más eficaz en las etapas de la enfermedad que estudiamos», subraya Knowles.
Los investigadores planean ahora examinar los procesos más tempranos en el desarrollo de la enfermedad, y ampliar los estudios a otras enfermedades como la demencia temporal frontal, la lesión cerebral traumática y la parálisis supranuclear progresiva, en las que también se forman agregados de tau durante la enfermedad.
