¿Podría haber un agente vírico tras cualquier proceso neurodegenerativo? 

Parkinson, Alzheimer o Esclerosis múltiple son algunos de los procesos donde el sistema nervioso central va perdiendo funcionalidad conduciendo a diferentes disfunciones cognitivas y/o motoras que, en muchos casos, tiene un desenlace fatal.

A pesar de la amplia distribución de muchas de estas enfermedades entre la sociedad y de los enormes esfuerzos económicos y científicos (términos que suelen ir de la mano...), poco es lo que se sabe, todavía, sobre los factores desencadenantes. No obstante, existen datos científicos a favor de diversos factores genéticos y ambientales implicados en la susceptibilidad y desarrollo de los diferentes procesos neurodegenerativos. Entre los factores ambientales, podríamos situar la infección por determinados agentes patogénicos, víricos o bacterianos.

Lejos queda ya la triste imagen de salas de hospitales repletas de “pulmones de acero” para mantener la vida de aquellas personas con parálisis total debida a la infección por el virus de la poliomielitis. Afortunadamente, la vacuna atenuada desarrollada a mediados de los años 50 y principios de los 60 resultó tremendamente efectiva.

Actualmente, indicios, no exentos de controversia, empiezan a involucrar a determinados virus con la susceptibilidad para desarrollar enfermedades tales como Alzheimer (HSV-1) o Esclerosis múltiple (HHV-6). Otros muchos agentes víricos están emergiendo con capacidad de afectar la delicada estructura que representa el Sistema Nervioso, estructura que nos da la conciencia de lo que somos y que se puede agrupar en nódulos de acción que forman la imagen neuronal del YO denominada Homúnculus.

 

 

Proyecto en marcha 

DIFERENCIACIÓN OLIGODENDROCÍTICA E INFECCIÓN POR HERPESVIRUS COMO MODELO DE ENFERMEDAD NEURODEGENERATIVA

La Esclerosis Múltiple (EM) es una enfermedad neurodegenerativa de etiología desconocida caracterizada por la formación de placas multifocales de desmielinización en el cerebro y síntomas varios de inflamación y procesos apoptóticos activos con posibilidad de daño sensorial y motor severo (Noseworthy et al., 2000). Aunque existen hasta cuatro formas reconocidas de la enfermedad, todas ellas se pueden agrupar en los tipos recurrente-remitente (la forma mayoritaria) y la crónica progresiva (primaria o secundaria) (Czepiel et al., 2011). Con mayor o menor intensidad y con periodos de mejoría o sin ellos, todos los casos cursan con desmielinización, alteración de la función del sistema nervioso y síntomas que van desde un ligero entumecimiento, dificultad motora, hasta la ceguera y parálisis. La forma recurrente-remitente puede aparecer entre los 20 y los 30 años de edad, siendo más común en individuos de raza blanca, población de climas templados y más en mujeres que en hombres. Por otro lado, las formas crónicas progresivas afectan por igual a hombres y mujeres y suelen aparecer a edades más tardías (Noseworthy et al., 2000; Mahad et al., 2008). La Federación Internacional de Sociedades de Esclerosis Múltiple calcula que cerca de tres millones de personas podrían estar afectados en todo el mundo, y de éstos más de cuarenta mil en España.

 Según se ha indicado, la etiología de la EM está todavía por dilucidar y podría englobar tanto a factores genéticos como ambientales en proporciones desconocidas, como se desprende de estudios entre gemelos mono o dicigóticos y familiares (Sadovnick et al., 2009) (Sadownick et al., 1993). Entre los más de 80 posibles genes implicados en un aumento de la susceptibilidad a padecer la enfermedad, cabe destacar los del HLA, tales como DR2 y DQw1 (Cook et al., 1995; Sadovnick et al., 2009). En los últimos años parece que el factor no heredable más plausible podría ser un agente infeccioso, donde varios miembros de la familia herpesviridae podrían tener una gran importancia (Serafini et al., 2007; Casetta y Granieri, 2000; Ning, 2011).

 Para el propósito del presente proyecto, mencionaremos básicamente las posibles causas etiológicas biológicas (infecciones) de la EM. El hecho de que poblaciones de japoneses que cambian de residencia vieran modificada su susceptibilidad a padecer EM o, incluso, que se detectaran varias epidemias como la declarada en las islas Faroe tras la ocupación por tropas británicas, sugirió una posible influencia microbiana en el establecimiento de la enfermedad. De hecho, curiosamente, algún agente infeccioso podría proporcionar resistencia o susceptibilidad a la EM dependiendo del momento de la vida del huésped en ser infectado, indicando que una correcta o incorrecta activación de la respuesta inmune podría estar tras la manifestación de los primeros síntomas (Gale y Martyn. 1995). Estudios estadísticos sugieren un alto riesgo en el desarrollo de EM cuando se contrae una infección tardía de algún agente etiológico, donde destacan el virus de Epstein-Barr (EBV) y el del sarampión. Además de varias familias virales, diferentes familias bacterianas podrían actuar como factores de riesgo de la EM, sin que hasta el momento se haya podido establecer una relación inequívoca (Casetta y Granieri, 2000). Las infecciones virales podrían causar desmielinización a través de cualesquiera de los siguientes mecanismos: a). por lisis directa de los oligodendrocitos; b) a través de daño inmunológico de oligodendrocitos infectados con diferentes agentes virales; c). por activación inmunológica que conduce a la liberación de citoquinas, incremento en la expresión de moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad o activación de células B y T; d) a través de un proceso de desmielinización autoinmune inducida por el virus (mimetismo molecular) (Sheridan el al., 2007; Serafini et al., 2007; Mahad, 2008; Ning, 2011). 

Además de secuencias endógenas de retrovirus encontradas en cerebro y líquido cefalorraquídeo (LCR), ciertos miembros de la familia Paramyxoviridae (Sarampión, Paperas, Parainfluenza), Coronaviridae, Poliomaviridae o Bornaviridae han sido sugeridas en diferentes publicaciones (Clark, 2004). Entre todas ellas, Herpesviridae constituye sin duda, por su capacidad de establecer una interacción de por vida con el huésped e infectar reiteradamente su Sistema Nervioso Central (SNC), la familia más estudiada y “prometedora” (HSV, VZV, EBV, HHV-6; Clark, 2004; Christensen, 2006; Sotelo, 2007; Ning, 2011). 

Herpesvirus Humano 6 (HHV-6, neurotrópico e implicado en meningitis y meningoencefalitis) puede, asimismo infectar linfocitos y modular la respuesta inmune. La mayoría de los datos que lo asocian a la EM suelen ser estudios basados en caso-control, con la detección de secuencias virales en tejido cerebral, LCR y sangre periférica (Clark, 2004). Un estudio in vivo a través de biopsias de pacientes con manifestaciones agudas tempranas mostraron una posible infección de células gliales aunque sin conclusiones claras (Goodman et al., 2003).

Menos definidos son los estudios realizados con el virus de la Varicela-Zoster (VZV; Sotelo, 2007). Además de la reactivación en forma de zóster, el virus puede causar, desde su estado de latencia, una infección centrípeta hacia el SNC causando desmielinización aguda y severa. Sin embargo, tal y como ocurre para la mayoría de los virus de la familia Herpesviridae estudiados, el hecho de que la prevalencia de la población general se acerque en muchos casos al 90-95%, dificulta el estudio estadístico para su probable implicación en EM. 

En la actualidad, el virus Epstein-Barr (EBV) vuelve a cobrar interés científico en neurodegeneración (Christensen, 2006; Ning, 2011). Curiosamente, ya se había establecido que la prevalencia del EBV en la preadolescencia era más baja en regiones donde la EM es común, mientras que el riesgo de EM aumentaba hasta 7,9 veces con una infección de EBV más tardía, sugiriendo que la temprana infección con dicho virus induciría la respuesta protectiva inmune correctamente (Casetta y Granier, 2000). 

En el presente proyecto, junto con algunos de los virus señalados anteriormente, el estudio se centrará fundamentalmente en otro miembro de la familia Herpesviridae implicado a lo largo de la última década en la etiología o desarrollo de varios trastornos neurodegenerativos: Herpes simplex tipo 1 (HSV-1). 

HSV-1 es un agente infectivo ubicuo. Se considera que más de la mitad de la población mundial presenta anticuerpos a los 15 años, elevándose al 90% la cifra en adultos que muestran evidencias serológicas de la infección (Johnson, 1998). A pesar de que existen indicios de infecciones por miembros de la familia herpesviridae desde el neolítico y de que se cuentan por decenas de miles las publicaciones científicas que aparecen anualmente referentes a estos virus, cuestiones tan importantes como los mecanismos moleculares de entrada del HSV-1, proteínas víricas y celulares implicadas en el proceso y desarrollo del ciclo infectivo siguen sin tener respuesta firme (Reske et al., 2007). Tal y como se ha descrito para otros virus, HSV-1 es un virus neurotrópico capaz de inducir infecciones agudas y latentes en los SNC y periférico (SNP). No obstante, aunque HSV-1 puede infectar neuronas, oligodendrocitos, astrocitos y microglía, (Tsunoda y Fujinami, 2002; Kastrukoff y Kim, 2002; Fazakerley y Walker, 2003) y persiste en el SNC indefinidamente, su papel en EM sigue siendo materia de especulación (Ferrante et al., 2000; Sellner et al., 2010). 

Hasta la fecha, hay pocos estudios con infección de líneas celulares humanas oligodendrocíticas. Entre ellos, hay una publicación donde se analiza la infección de cultivos primarios de oligodendrocitos humanos, procedentes de diferentes donantes, con HSV-1, viéndose que dentro de las distintas líneas, había diferencias en la resistencia a la infección, sugiriendo, por tanto, que la resistencia de los oligodendrocitos a HSV-1 podría estar genéticamente determinada. (Kastrukoff y Kim, 2002).  

En un estudio inicial llevado a cabo en nuestro laboratorio, la infección de una línea oligodendrocítica humana por HSV-1 sugiere la movilidad mitocondrial en torno a pequeños cúmulos de viriones intracelulares así como el aumento de la expresión de determinadas proteínas abundantes en balsas lipídicas (rafts; Bello-Morales et al., 2005). De hecho, nuestro trabajo en el laboratorio ha ido encaminado a asociar diferentes endosomas y compartimentos vesiculares ricos en proteínas de raft lipídicos como responsables de la movilidad viral intracelular (Bello-Morales et al., 2009; Bello-Morales et al., 2011). Análogamente, células Vero infectadas por HSV-1 mostraron cambios en las mitocondrias, como migración hacia regiones perinucleares del citoplasma e inducción de HSP60, que reside en la mitocondria y que juega un importante papel en el plegado de proteínas transportadas desde el citoplasma a la mitocondria (Murata et al, 2000). La migración de mitocondrias respiratoriamente activas a sitios de ensamblaje viral ya se conoce en células infectadas con el virus de la peste porcina africana desde hace tiempo (Rojo et al, 1998). No obstante, el ciclo de este virus se desarrolla casi enteramente en el citoplasma de las células infectadas, y la morfogénesis tiene lugar en áreas citoplásmicas próximas al núcleo conocidas como factorías virales. Por ello, es razonable concluir que las mitocondrias proporcionan la energía que la morfogénesis de este virus necesita. El caso de HSV-1 es bien distinto, ya que las cápsides se ensamblan y empaquetan el ADN en el núcleo de la célula. Después viajan y se acumulan en vesículas exocíticas formadas a partir de la red trans-Golgi, desde donde salen de la célula fusionándose con la membrana plasmática.

 Finalmente, comentar que la entrada del virus HSV-1 a la célula (Bender et al. 2003) podría estar mediada por rafts. Este fenómeno no es infrecuente, ya que está descrito que estas balsas lipídicas están implicadas en la entrada de otros virus con envuelta, como HIV o Ébola. De vuelta a HSV-1, se ha publicado que la proteína del tegumento vhs es insoluble en las células COS y Vero infectadas. Además, una subpoblación de vhs parece estar asociada a rafts lipídicos enriquecidos en una fracción citoplásmica que contiene partículas virales maduras y en ensamblaje (Lee et al. 2003). Aunque la función de la maquinaria de los rafts en la morfogénesis viral es desconocida en este momento, hay evidencias de que éstos juegan un papel importante en las rutas de ensamblaje de algunos virus (Martin-Belmonte et al, 2000; Briggs et al, 2003). En este sentido, señalar que otra línea de investigación paralela pero con múltiples puentes y convergencias llevada a cabo en nuestro laboratorio hace referencia, precisamente, al movimiento proteico y vesicular dentro de los oligodendrocitos –infectados o no con HSV-1-. Recientes publicaciones en este sentido sugieren que algunas proteínas virales, así como otras implicadas en la formación de la vaina de mielina podrían desplazarse mediante un transporte indirecto o transcitosis (Bello-Morales et al. 2009, 2011). Estudios actuales tratan de caracterizar estas vías de transporte vesicular.

 

 Bibliografía más relevante 

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