Deficiencia de 2-metil-3-hidroxibutiril-coa deshidrogenasa (mhbd o hsd10) e implicaciones en la enfermedad de alzheimer
- Autores: Judit García Villoria
- Directores de la Tesis: Antònia Ribes Rubió (dir. tes.), Francesc Villarroya Gombau (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Wladimiro Jiménez Povedano (presid.), Rafael Artuch Iriberri (secret.), Frederic Tort Escalé (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biomedicina por la Universidad de Barcelona
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
Esta tesis se basa en diagnóstico de pacientes con deficiencia de 2-metil-3-hidroxibutiril-CoA deshidrogenasa (MHBD o HSD10) y en el estudio de la fisiopatología de esta enfermedad y de su implicación en la Enfermedad de Alzheimer (EA).
El desarrollo de un método cuantitativo de metabolitos clave en orina y un método de análisis enzimático de la proteína HSD10 en fibroblastos cultivados, así como el análisis molecular, de los niveles de HSD10 y de los estudios patogenicidad de las mutaciones encontradas, nos ha permitido el diagnóstico de 6 pacientes y 8 portadoras, que representan el 37% de los pacientes descritos en la literatura.
La herencia de esta enfermedad se halla ligada al cromosoma X. Se había descrito que el gen HSD17B10, que codifica para la proteína HSD10, se escapaba de la inactivación del cromosoma X. Sin embargo, el fenotipo bioquímico y clínico de nuestros pacientes no apoyaban este hallazgo. Mediante estudios de expresión de HSD17B10 por PCR cuantitativa se demostró que HSD17B10 no escapaba a la inactivación del cromosoma X.
HSD10 es una proteína mitocondrial multifuncional que además de su papel en el metabolismo de la isoleucina y de los ácidos grasos, desempeña otras funciones en el metabolismo de hormonas esteroideas sexuales, esteroides neuroactivos, en la detoxificación de aldehídos citotóxicos y en la metabolización de cardiolipina peroxidada. La clínica neurológica de los pacientes con deficiencia de HSD10 difiere de otras deficiencias de la vía metabólica de la isoleucina. Por ello, realizamos estudios de “microarrays” de expresión. Obtuvimos una expresión significativamente diferente en 31 genes. Los resultados se confirmaron mediante PCR cuantitativa. La diferencia de expresión de estos genes podrían explicar los síntomas clínicos de los pacientes con deficiencia de HSD10.
La proteína HSD10 parece estar implicada en la EA, debido a su interacción con el péptido β-amiloide (pßA), habiéndose sugerido que dicha interacción es una de las causas de la disfunción mitocondrial en la EA. Estudios realizados en homogenados de cerebro de pacientes con EA mostraron una disminución de la actividad de HSD10 desde los estadios iniciales de la enfermedad. Estos resultados podrían estar relacionados con la disfunción mitocondrial observada al inicio de la EA.
Por otro lado, comprobamos que la incubación de homogenados de cerebro control con pßA provocaba una inhibición de la actividad HSD10, que se rescataba al incubar con elevadas concentraciones de NAD+. Esta observación también fue corroborada en la EA. Este hecho se podía explicar por una interacción competitiva entre NAD+ y pßA, ya que ambos interaccionan con HSD10 en la misma posición aminoacídica. Por ello, al incubar con elevadas concentraciones NAD+ se inhibe la interacción pßA-HSD10. Por tanto, la medición de la actividad HSD10 podría ser utilizada como diana terapéutica para la EA. Con esta finalidad, obtuvimos un sistema “in vitro” con la valoración de la proteína recombinante HDSD10 isoforma 1, que es la que expresa mayoritariamente en cerebro humano, antes y después de la incubación con pßA, con y sin adición de NAD+. Los resultados obtenidos fueron los mismos que al utilizar homogenados de cerebro humano. Por lo tanto, quedaba validado un sistema para cribar moléculas terapéuticas que pudieran inhibir la interacción pßA-HSD10 y restablecer la actividad HSD10. Se probaron 117 compuestos de una librería peptídica, Coenzima Q10 y otros antioxidantes, pero no se consiguió rescatar la actividad HSD10. La actividad enzimática sólo se consiguió rescatar con NAD+. Así, proponemos que los precursores de NAD+ podrían ser considerados una terapia coadyuvante en la EA. Estudios recientes apoyan nuestros resultados, ya que la administración de precursores de NAD+ a ratones modelo para la EA, mejoran la disfunción mitocondrial así como la cognición.
