Teoria de La Cascada Del Beta Amiloide Alzheimer

REVISIÓN EN NEUROCIENCIA

Perspectivas sobre la hipótesis de la cascada del amiloide en la enfermedad de Alzheimer Ana M. Simón, Diana Frechilla, Joaquín del Río

Resumen. La hipótesis de la cascada del péptido beta-amiloide ha proporcionado un marco de referencia útil para las investigaciones sobre la enfermedad de Alzheimer desde hace cerca de 20 años. De acuerdo con esta hipótesis, el aumento de beta-amiloide es lo que da lugar a todas las características patológicas de la enfermedad, incluyendo la hiperfosforilación de tau, la formación de ovillos neurofibrilares, la disfunción sináptica y la muerte neuronal. Aunque está claro que el beta-amiloide desempeña un papel importante en el proceso neurodegenerativo, diversos hallazgos, como la abundante presencia de placas en individuos ancianos cognitivamente normales o el escaso éxito de aproximaciones terapéuticas dirigidas únicamente contra este péptido, hacen dudar de que sea el único responsable. En la actualidad, se estima más bien que el péptido beta-amiloide actúa en paralelo con otros factores responsables del proceso patógeno, que deben tenerse en cuenta a la hora de diseñar estrategias útiles para el tratamiento de la enfermedad. Palabras clave. Beta-amiloide. Enfermedad de Alzheimer. Memoria. Neurotoxicidad. Patología sináptica. Tau.

División de Neurociencias; Centro de Investigación Médica Aplicada (CIMA); Universidad de Navarra; Pamplona, Navarra. Centro de Investigación Biomédica en Red sobre Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED); España. Correspondencia: Dr. Joaquín del Río. División de Neurociencias. CIMA. Universidad de Navarra. Avda. Pío XII, 55. E-31008 Pamplona (Navarra). E-mail: [email protected]

Introducción La primera descripción de la enfermedad de Alzhei­ mer (EA), la forma más común de demencia en personas de edad avanzada, se remonta a hace algo más de un siglo. En 1906, Alois Alzheimer presentó en un congreso celebrado en Tübingen (Alemania) el caso de una paciente, Auguste D, de 51 años de edad, que había desarrollado una pérdida de me­ moria progresiva, acompañada de una total des­ orientación, delirios y alucinaciones que acabaron desembocando en una demencia profunda. Al mo­ rir la paciente cuatro años después, Alois Alzhei­ mer observó una gran atrofia cerebral y la presencia en el cerebro de dos estructuras anómalas, placas neuríticas y ovillos neurofibrilares, lesiones que aún hoy día son los signos neuropatológicos utili­ zados para establecer el diagnóstico post mortem de la enfermedad que luego llevaría su nombre. No fue hasta mediados de los años ochenta cuan­ do se descubrió la naturaleza química de las placas, constituidas fundamentalmente por un péptido de 40 a 42 aminoácidos [1,2], al cual se denominó ini­ cialmente A4 y posteriormente beta-amiloide (Aβ). De las dos formas de Aβ, el Aβ42 es más tóxico y forma agregados y placas con mayor facilidad que el Aβ40. El Aβ se genera a partir de una proteína integral de membrana, la proteína precursora del amiloide (APP), en un proceso bien conocido en sus aspectos fundamentales (Fig. 1). En los años ochen­ ta se identificaron también los componentes de los ovillos neurofibrilares, estableciendo la presencia

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de formas hiperfosforiladas de tau, una proteína aso­ ciada a microtúbulos, en los filamentos helicoidales apareados que los componen [3]. La importancia relativa de los ovillos frente a las placas en la pro­ gresión de la enfermedad es todavía hoy una cues­ tión ampliamente debatida. La gran mayoría de las formas de EA son espo­ rádicas (idiopáticas), apareciendo en general los síntomas de la enfermedad después de los 65 años de edad. Sólo una pequeña proporción de casos, menos del 3%, se transmiten por herencia, la deno­ minada EA familiar, que aparece por debajo de los 65 años de edad y está causada por mutaciones en el gen de la APP y en los genes de las presenilinas, sobre todo la presenilina 1 [4]. Las presenilinas 1 y 2 representan el componente catalítico del complejo de la γ-secretasa, que da lugar a Aβ a partir del frag­ mento C99 de la APP (Fig. 1). Se considera que la EA esporádica no es en abso­ luto un trastorno monogénico, sino que numerosas vías de señalización molecular pueden estar simultá­ neamente afectadas. Por otra parte, las mutaciones en el gen de la proteína tau inducen la hiperfosfori­ lación de tau, pero no dan lugar a la EA, sino a otro tipo de demencia, la demencia frontotemporal [5].

Financiación: CIBERNED, MICIN (SAF200802342) y UTE proyecto-FIMA. Aceptado tras revisión externa: 23.03.10. Cómo citar este artículo: Simón AM, Frechilla D, Del Río J. Perspectivas sobre la hipótesis de la cascada del amiloide en la enfermedad de Alzheimer. Rev Neurol 2010; 50: 667-75. © 2010 Revista de Neurología

Formulación de la hipótesis de la cascada del amiloide Se atribuye generalmente la paternidad de esta hi­ pótesis a John Hardy, quien fue el primero en con­

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Figura 1. Procesamiento no amiloidogénico y amiloidogénico de la proteína precursora del amiloide (APP). En la vía no amiloidogénica, la enzima a-secretasa rompe la proteína en medio de la región del beta-amiloide (Ab), liberando un gran fragmento soluble, la a-APPs, y otro fragmento carboxiterminal, C83, sobre el cual actúa la b-secretasa, dando lugar a p3 y al dominio intracelular de la APP (AICD). En la vía amiloidogénica, la enzima b-secretasa libera un fragmento soluble, b-APPs, y el fragmento carboxiterminal C99. Este último fragmento es roto por la g-secretasa, formándose AICD y el péptido Ab (Ab42/ Ab40). A partir del Ab se forman distintos oligómeros, agregados fibrilares y placas seniles.

De acuerdo con esta hipótesis, la secuencia de fenómenos patógenos que da lugar a la EA se es­ quematiza en la figura 2. La idea inicial de que las placas representaban el agente patógeno se sustitu­ yó años más tarde, por razones que luego se expo­ nen, por la idea de que son oligómeros de Aβ los que inician el proceso neurodegenerativo. El hecho de que algunas mutaciones de la presenilina 1 no aumenten los niveles de Aβ42, sino que disminu­ yan los de Aβ40, ha llevado a pensar que el proceso patógeno viene determinado no por los niveles de Aβ42, sino por el aumento de la relación Aβ42/Aβ40. Una observación más reciente que ha despertado mucho interés es el hecho de que el Aβ pueda acu­ mularse intracelularmente en pacientes con EA y en modelos animales de la enfermedad y represente un factor determinante en su progresión [11]. En la secuencia esquematizada en la figura 2 hay, sin em­ bargo, datos cruciales cuyo mecanismo se ignora totalmente, como los factores que pueden dar lugar a la formación de ovillos a partir de Aβ [12].

Argumentos a favor y en contra de la hipótesis

siderar que mutaciones en la APP podían dar lugar a la forma familiar, de aparición temprana, de EA. En base a estos estudios, publicó, en colaboración con David Allsop, una revisión en la que por vez primera se formulaba la hipótesis del papel central del amiloide en el proceso neurodegenerativo [6], y poco después apareció ya formulada explícitamen­ te la hipótesis de la cascada [7]. Años más tarde, en colaboración con Dennis Selkoe, quien había valo­ rado igualmente el papel crucial del Aβ en la pato­ genia de la EA, publicó una puesta al día [8] que en la actualidad es probablemente la revisión sobre la cascada del amiloide más frecuentemente citada. La hipótesis de la cascada del amiloide se vio considerablemente reforzada por la observación de que mutaciones en las presenilinas daban lugar a una mayor formación de Aβ [8,9]. Otra obser­ vación que contribuyó a apoyar la hipótesis fue la relación entre EA y síndrome de Down. El gen de la APP se localiza en el cromosoma 21, cuya triso­ mía en el síndrome de Down da lugar a la sobreex­ presión de APP y a la aparición inevitable de una EA temprana con depósitos de Aβ [2]. La mayor prevalencia de EA de aparición temprana cuando existe una duplicación de la APP es otro dato que apoya el papel determinante del Aβ en la patogenia de la enfermedad [10].

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Formación de placas seniles y aumento de los niveles cerebrales de Aβ Tanto en las formas esporádicas como familiares de EA tiene lugar la formación de placas seniles, depó­ sitos extracelulares insolubles de Aβ localizados en áreas corticales y subcorticales que, en general, están rodeados de neuritas distróficas. A estas placas se les atribuyó durante mucho tiempo un papel esencial en el proceso neurodegenerativo. Sin embargo, se sabe desde hace bastantes años que en la EA no exis­ te una correlación temporal entre la densidad de las placas de amiloide y la progresión de la enfermedad [13]. No sólo las placas sino también los ovillos pue­ den encontrarse en el cerebro de personas de edad muy avanzada que no reúnen los criterios clínicos para un diagnóstico de demencia [14]. De hecho, muchos pacientes con EA con graves problemas de memoria no presentan placas en el estudio histopatológico post mortem y, a la inversa, estudios con tomografía por emisión de positrones usando distintos marcadores, como el compuesto Pittsburgh B, han mostrado la existencia de placas en individuos cognitivamente normales [15]. Cu­ riosamente, un estudio reciente [16] ha puesto de manifiesto que la correlación entre placas u ovillos y el grado de demencia es apreciable a los 75 años de edad, pero mucho menor a los 95. Entre estas dos edades, las placas neuríticas en el hipocampo

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y la corteza disminuyen en personas con demencia y aumentan en individuos normales, lo que lleva a sugerir que las lesiones típicas de la EA pueden re­ presentar un índice válido de la enfermedad hasta los 85 años, pero no después, y es la atrofia cerebral lo que realmente distingue a los individuos demen­ tes de los normales. Es mayor la correlación del grado de demencia con los ovillos neurofibrilares, y aún mayor con la disfunción sináptica y la pérdida de sinapsis [17]. De hecho, la EA puede considerarse como una si­ naptopatía. El grado de correlación de los distintos fenómenos patológicos con el grado de demencia se esquematiza en la figura 3. Al día de hoy, la corre­ lación histopatológica de la demencia en la EA más frecuentemente utilizada es la que viene dada por la escala de Braak [18], en la que se considera el grado de hiperfosforilación de tau, la formación de ovillos y su distribución anatómica. En general, se acepta actualmente que son los oligómeros solubles de Aβ los causantes de la enfer­ medad. Estos oligómeros, desde dímeros hasta do­ decámeros, se han aislado de medios de cultivo, del cerebro de ratones transgénicos considerados como modelos de la enfermedad y también de extractos cerebrales de pacientes con EA. No está claro, sin embargo, qué oligómeros son realmente responsa­ bles de la toxicidad del péptido Aβ. Se ha propuesto que son los dímeros y trímeros, detectados en ce­ rebros de pacientes con EA, los responsables de la toxicidad [19]. En el cerebro de ratones transgéni­ cos se ha encontrado el dodecámero denominado Aβ*56 [20], que produce una importante pérdida de memoria al administrarse por vía intracerebroven­ tricular a ratas, pero que no se ha detectado hasta la fecha en el cerebro de pacientes con EA. A partir de Aβ pueden formarse también in vitro distintas estructuras oligoméricas, los denominados ADDL, ligandos difusibles derivados de Aβ [21], que no tie­ nen, sin embargo, muchas analogías con los aisla­ dos de cultivos neuronales o de cerebro.

Aumento del riesgo de EA por el alelo ε4 de la apolipoproteína E La apolipoproteína E (APOE) es una proteína de unos 34 kDa que transporta colesterol y otros lípi­ dos en el plasma y en el sistema nervioso central, fijándose a sus correspondientes receptores LDLR. En el hombre, el gen de la APOE codifica tres alelos polimórficos diferentes (ε2, ε3 y ε4), de los cuales ε3 es el más común, y ε2, el menos frecuente. La fre­ cuencia del alelo ε4 es aproximadamente de un 15% en la población normal, pero de cerca de un 50%

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Figura 2. Hipótesis de la cascada del amiloide. Se indica la secuencia de fenómenos patógenos que pueden dar lugar a la enfermedad de Alzhei­ mer (EA).

en pacientes con EA [22]. De acuerdo con esto, la probabilidad de desarrollar EA en individuos con un alelo ε4 es tres o cuatro veces mayor que en los que no tienen este alelo, siendo el riesgo máximo en per­ sonas de 60-70 años de edad. La isoforma ε4 del gen de la APOE afecta al grado de agregación de Aβ [23] y parece aumentar no sólo el riesgo de EA esporádi­ ca, sino quizá también de la EA familiar [24]. Distin­ tos estudios post mortem han puesto de manifiesto que esta isoforma se asocia a un aumento tanto de placas de amiloide como de ovillos neurofibrilares [25], siendo mayor la correlación con el número de placas. El mecanismo propuesto más aceptado es que la APOE4 liberada de la astroglía tiene una me­ nor capacidad que las otras isoformas para el aclara­ miento de Aβ en el parénquima cerebral [26]. Se ha establecido, por otra parte, que la APOE4 es la iso­ forma con mayor capacidad para activar la enzima GSK-3β, una cinasa con un papel crucial en la fos­ forilación de tau, lo que podría explicar el aumento de ovillos que contienen tau hiperfosforilada [27]. A su vez, la hiperactividad de GSK-3 podría conducir a un aumento de Aβ al afectar posiblemente el pro­ cesamiento enzimático de la APP [28].

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Figura 3. Correlación del índice de demencia con distintos fenómenos patológicos en la enfermedad de Alzheimer (a p < 0,05).

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Ausencia de efectos tóxicos de Aβ tras inactivación de la proteína tau

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Neurotoxicidad y pérdida de memoria inducidas por el péptido Aβ Diversos estudios han puesto de manifiesto la neu­ rotoxicidad in vitro e in vivo de distintas formas del péptido Aβ. En los estudios iniciales sobre culti­ vos neuronales se encontró que las formas fibrila­ res producían toxicidad sináptica y muerte celular, mientras que el monómero carecía de efecto. Los estudios más recientes se han concentrado en los distintos oligómeros solubles de Aβ. Los ligandos difusibles derivados de Aβ (ADDL), preparados sintéticamente a partir del monóme­ ro, se fijan selectivamente a la sinapsis e inducen cambios importantes en su morfología y función que acaban por originar una pérdida de proteínas postsinápticas, como PSD-95, de receptores im­ plicados en la formación de la memoria, como son los receptores ionotrópicos de glutamato NMDA y AMPA, y de espinas dendríticas [17]. Resultados similares se han encontrado en cultivos neuronales primarios procedentes de ratones transgénicos que sobreexpresan APP humana mutada. También se ha puesto de manifiesto repetida­ mente que la administración de oligómeros de Aβ puede producir pérdida de memoria en modelos experimentales. En el modelo celular de memoria más ampliamente aceptado, la potenciación a largo plazo –long-term potentiation (LTP)–, se ha visto que la administración intracerebroventricular de estos oligómeros o su adición a rodajas de hipo­ campo produce una marcada inhibición de la LTP en esta región cerebral [29]. Dímeros de Aβ aislados de cerebro de pacientes con EA inhiben igualmente

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la LTP e inducen pérdida de memoria en ratas [19]. No obstante, es difícil decidir qué oligómeros tie­ nen mayor importancia en cuanto a efectos tóxicos sobre las sinapsis y la pérdida de memoria [30].

Como se ha comentado, no se conocen los factores que determinan la formación de ovillos neurofibri­ lares de tau hiperfosforilada a partir de Aβ. No obs­ tante, estudios con cultivos de neuronas de hipo­ campo han evidenciado que los cultivos neuronales procedentes de animales control o de transgénicos que expresan la tau humana degeneran en presencia de formas fibrilares de Aβ. En cambio, los cultivos procedentes de hipocampo de ratones knock-out de tau no presentan signos de neurodegeneración en presencia de Aβ, lo que apoya el papel de tau en los mecanismos del proceso neurodegerativo inducible por el péptido Aβ [31]. En otro estudio más reciente in vivo, se cruzaron ratones transgénicos que sobreexpresaban la APP humana mutada –dando lugar por tanto a un au­ mento en los niveles de Aβ– con ratones con una expresión reducida o nula de tau, que no presen­ taban déficit cognitivo alguno. Se encontró que la reducción de tau previno los déficits de aprendizaje de los ratones APP en el laberinto acuático de Mo­ rris sin que se viera afectada la aparición de placas o la presencia de neuritas distróficas [32].

Ratones transgénicos con alta producción de Aβ A partir de mediados de los años noventa, a raíz del descubrimiento de mutaciones autosómicas en la APP y en las presenilinas en casos de EA familiar, se han creado distintos modelos de ratones transgé­ nicos que han supuesto una ayuda importante a la hora de entender los mecanismos patogénicos de la enfermedad y de ensayar nuevos tratamientos [33]. Estos modelos animales reproducen características importantes de la EA, incluyendo niveles elevados de Aβ42, placas de amiloide, deterioro cognitivo, pérdida de marcadores sinápticos y, excepcional­ mente, formación de ovillos neurofibrilares y muer­ te neuronal. No obstante, aún no se ha generado un modelo de ratón que reproduzca todas las caracte­ rísticas de la EA, lo cual tampoco es de extrañar si se tiene en cuenta que se trata de un proceso que dura muchos años y que implica las funciones men­ tales superiores de la especie humana. En los ratones que sobreexpresan APP humana mutada o presenilina 1 mutada se da una abundante

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patología amiloide, pero no se forman ovillos neu­ rofibrilares, que sí se presentan en los ratones tri­ plemente transgénicos que sobreexpresan además tau humana mutada [34]. En estos últimos ratones transgénicos, la patología amiloide parece preceder a la patología tau, lo que viene a apoyar la hipótesis de la cascada. Sin embargo, la alta producción de Aβ42 en ratones que sobreexpresan APP humana mutada –posiblemente los más utilizados en estu­ dios experimentales– no da lugar a la pérdida neu­ ronal que sería de esperar si es que el amiloide es el origen del amplio proceso neurodegenerativo que tiene lugar en la EA [35]. En estas líneas de ratones transgénicos APP no se da además, en general, una clara correlación entre el aumento de los depósitos de Aβ y la pérdida de memoria [36] y, por otra par­ te, tratamientos dirigidos a disminuir la densidad de estos depósitos pueden producir una mejora cognitiva sin que haya alteración en el número de placas [33,37]. Además, en algunas de estas líneas se ha encontrado pérdida de marcadores sinápticos sin cambios destacables en los depósitos de Aβ. En cuanto a los múltiples oligómeros solubles de Aβ, posibles responsables de su neurotoxicidad, se ha encontrado una correlación entre los niveles del do­ decámero Aβ*56 y la pérdida de memoria [20]. Sin embargo, no se ha detectado el Aβ*56 en el cerebro de pacientes con EA. En el caso de otros oligómeros de Aβ más pequeños, fundamentalmente dímeros, que sí se han detectado en el cerebro de pacientes con EA [19], parece existir también un aumento de niveles con la edad que podría igualmente correla­ cionarse con el déficit cognitivo [30].

Figura 4. Procesamiento básicamente no amiloidogénico de la proteína precursora del amiloide (APP) y signos de neurodegeneración en ratones que sobreexpresan la proteína humana precursora del amiloide sin mutar (hAPPwt). a) Niveles casi indetectables de Aβ42 en el hipocampo en comparación con los altos niveles en ratones que sobreexpresan APP mutada (hAPPswe-ind). b) Niveles mucho más altos del fragmento C83, generado en el procesamiento no amiloidogénico de la APP, que de C99, generado en el proceso amiloidogénico. c) Signos aparentes de neurodegeneración en el hipocampo y la corteza entorrinal, evaluados mediante tinción de Nissl, junto con disminución en células inmunopositivas para el marcador neuronal NeuN (insertos), en comparación con ratones control no transgénicos (No-Tg). a p < 0,001; b p < 0,01. Figura adaptada de [38].

a

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b b

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Patología sináptica y pérdida de memoria no relacionada con los niveles de Aβ en ratones transgénicos que expresan la APP humana Varios estudios recientes sugieren que no es el Aβ, sino otros péptidos generados en el procesamien­ to de la APP (Fig. 1), los responsables de la pérdida de memoria y otros cambios patológicos en ratones transgénicos que expresan la APP humana. En un estudio reciente de nuestro laboratorio con ratones que sobreexpresan APP humana sin mutar [38], en­ contramos un temprano déficit cognitivo a pesar de que los niveles de Aβ42 apenas eran detectables. El procesamiento de la APP fue básicamente no ami­ loidogénico (Fig. 1), con altos niveles de los frag­ mentos carboxiterminales de la APP, el fragmento C83 y el dominio intracelular de la APP (AICD). Se observó en estos ratones un aumento de los niveles de tau fosforilada en el hipocampo, así como una pérdida de proteínas sinápticas, tales como PSD95,

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subunidades de los receptores NMDA y AMPA, y CaMKII fosforilada. Es de destacar que se encon­ traron además claros signos de neurodegeneración, tanto en la corteza entorrrinal como en el hipocam­ po, signos que no se encuentran en la gran mayoría de los modelos animales de EA (Fig. 4). Los datos de nuestro estudio concuerdan con otros realizados en ratones transgénicos con muta­ ciones relacionadas con la EA familiar, en los que se encontraron déficits de aprendizaje y de memoria en ausencia de una patología amiloide [39,40]. En otro trabajo reciente con ratones que sobreexpre­ san AICD se encontró pérdida de memoria asocia­ da a hiperfosforilación y agregación de tau sin que

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hubiera aumento en los niveles de Aβ [41]. En este mismo estudio se hallaron además niveles aumen­ tados de AICD en el cerebro de pacientes con EA. Los resultados de este último trabajo, y también de los anteriormente citados, apoyan la idea de que no es sólo el Aβ, sino otros fragmentos derivados del procesamiento de APP, como C83 o AICD, los que contribuyen a la patogenia de la EA y que no resulta sostenible atribuir exclusivamente las característi­ cas patológicas de la enfermedad al péptido Aβ.

Correlación variable entre la reversión por fármacos de la pérdida de memoria en ratones transgénicos APP y los niveles de Aβ No hay necesariamente correlación entre la mejora cognitiva que puede observarse tras distintos trata­ mientos farmacológicos de ratones transgénicos habitualmente utilizados como modelo de EA y los niveles cerebrales de Aβ. En estudios recien­ tes de este laboratorio [42,43] encontramos que el tratamiento crónico con rosiglitazona, un potente agonista de los receptores PPARγ utilizado como antidiabético, mejoró claramente la memoria de ratones transgénicos que sobreexpresaban APP humana mutada. Esta mejoría se asoció a una dis­ minución considerable de los niveles cerebrales de Aβ y a la práctica desaparición de las placas de ami­ loide en el hipocampo y la corteza entorrinal, un efecto debido probablemente a un aumento en la capacidad fagocítica de la microglía. Como conse­ cuencia probable de la disminución de la patología amiloide, el tratamiento crónico con rosiglitazona también produjo una reducción considerable de las hebras que contenían tau fosforilada correspon­ dientes a neuritas distróficas. Sin embargo, en otro estudio reciente [44] encon­ tramos que el tratamiento crónico de ratones trans­ génicos APP con 4-fenilbutirato, un inhibidor de histona desacetilasa, revirtió los déficits de aprendi­ zaje y de memoria sin alterar en absoluto los niveles cerebrales de Aβ. Este tratamiento, en cambio, au­ mentó la acetilación de histonas, dando lugar a un incremento de proteínas sinápticas esenciales para la formación de la memoria, y disminuyó los nive­ les de tau fosforilada en el hipocampo al inhibir la cinasa GSK-3β. La diferencia encontrada en estos dos estudios en los mecanismos subyacentes a la mejoría de la memoria en los ratones transgénicos apunta sin duda a distintas posibilidades patogénicas en la EA y, de hecho, numerosos estudios recientes sugieren que factores independientes de Aβ contribuyen tam­ bién a la patogenia de la EA [45,46].

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Ensayos clínicos dirigidos a reducir Aβ en pacientes con EA No cabe duda de que una demostración inequívoca de la importancia del Aβ en la EA sería la reversión de los síntomas o, al menos, la detención del progre­ so de la enfermedad tras conseguir una disminución en los niveles cerebrales de Aβ. Diversos estudios en ratones transgénicos con sobreexpresión de la APP humana mutada han demostrado que la inmuniza­ ción activa con Aβ42 puede prevenir la formación de Aβ en animales jóvenes, así como reducir los niveles del péptido en animales de edad con una patología claramente manifiesta, efectos acompañados en el segundo caso de una recuperación en las funciones sinápticas y en los procesos cognitivos [47]. Efectos similares se han obtenido también mediante inmu­ nización pasiva con anticuerpos monoclonales fren­ te a distintos epítopos de Aβ [48]. El mecanismo del aclaramiento de los depósitos del péptido Aβ por la inmunización no está inequívocamente determi­ nado y existen tres hipótesis al respecto [49]. Los anticuerpos anti-Aβ podrían alcanzar los depósitos cerebrales del péptido y provocar su fagocitosis por la microglía. Otra posibilidad es que los anticuerpos alcancen los depósitos del péptido y vayan produ­ ciendo su desaparición por una interacción directa. Una tercera posibilidad es que los anticuerpos antiAβ actúen como un sumidero periférico para las formas solubles de Aβ y acaben conduciendo a una desaparición de los depósitos por la ley de acción de masas. Estas hipótesis no son excluyentes y podrían coexistir los distintos mecanismos propuestos. En función de estos datos experimentales se ini­ ciaron los ensayos clínicos de fase I y II (ensayo Elan) con agregados de Aβ y un adyuvante [50]. En los en­ sayos de fase II se observó que un 6% de los pacien­ tes tratados desarrollaron formas de meningoen­ cefalitis después de la administración de una a tres dosis de la vacuna, de la cual se pensó administrar inicialmente seis dosis [51], lo que llevó a suspender el ensayo. En su conjunto, no se observaron diferen­ cias significativas en la función cognitiva de pacien­ tes tratados con placebo o con los agregados de Aβ, si bien en exámenes post mortem de pacientes que fallecieron por otras causas no relacionadas se en­ contraron regiones cerebrales prácticamente libres de placas de amiloide. Hay que señalar, además, que en una de las cohortes de pacientes sí se encontró una mejora cognitiva estable [52]. Los estudios de otros protocolos de inmunización activa, en princi­ pio más seguros, están actualmente en desarrollo. Otros ensayos con anticuerpos monoclonales di­ rigidos frente a distintos epítopos de Aβ están igual­

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mente en distintas fases de estudio. Las ventajas de la inmunización pasiva frente a la activa radican, por una parte, en que puede controlarse la dosis, evitan­ do así la variabilidad de respuesta, y por otra, en que el tratamiento puede suspenderse en cualquier mo­ mento. Uno de estos anticuerpos monoclonales, el bapineuzumab, un anticuerpo frente el fragmento N-terminal de Aβ, ha alcanzado la fase III de ensa­ yo clínico [53]. En estos momentos habrá en curso no menos de 20 ensayos de inmunización activa o pasiva en distintas fases que quizá puedan dar una respuesta definitiva sobre la importancia real del péptido Aβ en la patogenia de la EA. Es posible que la falta de eficacia observada hasta la fecha tras la supresión de los depósitos de amiloide mediante in­ munización activa o pasiva sea simplemente conse­ cuencia de un inicio tardío del tratamiento. Otras aproximaciones terapéuticas dirigidas a contrarrestar el Aβ han incluido el tramiprosate, que inhibe la agregación del péptido pero carece de eficacia. Están en distintas fases de ensayo clínico algunos inhibidores de las enzimas β-secretasa y γ-secretasa, que intervienen en la vía amiloidogé­ nica de producción de Aβ42 a partir de APP, siendo el inhibidor de γ-secretasa LY450139 el que está en una fase más avanzada [53].

Conclusiones La hipótesis de la cascada del amiloide, sustentada inicialmente en las mutaciones observadas en for­ mas familiares de EA, de mucha más baja incidencia que las formas esporádicas, fue la primera que trató de dar una imagen integrada de todos los fenóme­ nos patológicos que tienen lugar en la enfermedad y ha representado un marco de referencia que ha contribuido de manera importante a encauzar las investigaciones sobre una base más racional. Según esta hipótesis, el péptido Aβ desencadena una serie de procesos patógenos, incluyendo la formación de ovillos neurofibrilares que contienen tau hiperfos­ forilada, la patología sináptica y la muerte neuro­ nal. A lo largo de los últimos años, la hipótesis se ha precisado en el sentido de que la neurotoxicidad ya no se atribuye a los agregados de Aβ, sino a distin­ tos oligómeros solubles, que comprenden desde dí­ meros hasta dodecámeros. Sin embargo, no se sabe aún cuál de estos oligómeros es realmente el agente tóxico, ni se conocen tampoco algunos de los me­ canismos implicados en esta cadena de fenómenos. Si bien no se ha generado todavía un modelo animal que reproduzca todas las características de la EA, la creación de numerosas líneas de ratones

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transgénicos para la APP humana mutada que re­ producen varias características importantes de la EA, incluyendo un aumento de Aβ, ha contribui­ do a apoyar la hipótesis de la cascada, ha ayudado a entender algunos mecanismos patógenos y ha permitido el ensayo experimental de nuevos tra­ tamientos. Sin embargo, en estas líneas de ratones transgénicos, no se da con frecuencia una clara co­ rrelación entre niveles cerebrales de Aβ y pérdida de memoria, y varios estudios recientes sugieren que no es el Aβ, sino otros péptidos generados en el procesamiento de la APP, el responsable del déficit cognitivo y otros cambios patológicos. Hoy día se acepta ampliamente que existen distintos mecanis­ mos patogénicos en la EA a los cuales contribuyen factores independientes del Aβ. La prueba inequívoca de la importancia del Aβ en la EA sería la mejoría de los síntomas tras conseguir una disminución en los niveles cerebrales del pép­ tido. Desgraciadamente, parece que las aproxima­ ciones terapéuticas dirigidas a reducir los depósitos de Aβ o de Aβ soluble, utilizando inmunoterapia activa o pasiva o distintos fármacos, no han dado resultados muy satisfactorios. Teniendo en cuenta los múltiples factores que influyen en el desarrollo de la EA esporádica, la forma más usual de la en­ fermedad, que representa un problema devastador tanto sanitario como social, es concebible que una terapéutica eficaz tenga que considerar múltiples dianas, las cuales van poniéndose de manifiesto conforme se avanza en el conocimiento de los me­ canismos básicos de la enfermedad. Bibliografía 1. Glenner GG, Wong CW. Alzheimer’s disease and Down’s syndrome: sharing of a unique cerebrovascular amyloid fibril protein. Biochem Biophys Res Commun 1984; 122: 1131-5. 2. Masters CL, Simms G, Weinman NA, McDonald BL, Multhaup G, Beyreuther K. Amyloid plaque core protein in Alzheimer disease and Down syndrome. Proc Natl Acad Sci U S A 1985; 82: 4245-9. 3. Grundke-Iqbal I, Iqbal K, Quinlan M, Tung YC, Zaidi MS, Wisniewski HM. Microtubule-associated protein tau. A component of Alzheimer paired helical filaments. J Biol Chem 1986; 261: 6084-9. 4. Scheuner D, Eckman C, Jensen M, Song X, Citron M, Suzuki N, et al. Secreted amyloid β-protein similar to that of the senile plaques of Alzheimer’s disease is increased in vivo by the presenilin 1 and 2 and APP mutations linked to familial Alzheimer’s disease. Nat Med 1996; 2: 864-70. 5. Hutton M, Lendon CL, Rizzu P, Baker M, Froelich S, Houlden H, et al. Association of missense and 5[prime]-splice-site mutations in tau with the inherited dementia FTDP-17. Nature 1998; 393: 702-5. 6. Hardy J, Allsop D. Amyloid deposition as the central event in the aetiology of Alzheimer’s disease. Trends Pharmacol Sci 1991; 12: 383-8. 7. Hardy JA, Higgins GA. Alzheimer’s disease: the amyloid cascade hypothesis. Science 1992; 256: 184-5.

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Perspectivas sobre la hipótesis de la cascada del amiloide en la enfermedad de Alzheimer

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Perspectives on the amyloid cascade hypothesis of Alzheimer’s disease Summary. The amyloid-beta peptide cascade hypothesis has provided a useful framework for the research on Alzheimer’s disease for nearly 20 years. According to this hypothesis, an increase in amyloid-beta levels triggers all of the pathological features of the disease, including tau hyperphosphorylation, appearance of neurofibrillary tangles, synaptic dysfunction and neuronal cell death. Even though amyloid-beta peptide has an important role in the neurodegenerative process, different findings, such as the presence of abundant plaques in old cognitively normal individuals or the limited success of therapeutical approaches targeting only amyloid-beta, cast some doubt on a unique role for this peptide. At present, it is rather accepted that amyloid-beta peptide acts in parallel with other factors causing Alzheimer’s disease that should be also considered at the time of designing useful therapeutic strategies. Key words. Alzheimer’s disease. Amyloid-beta. Memory. Neurotoxicity. Synaptic pathology. Tau.

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