Estudi del procés de neurodegeneració

Les anomenades malalties neurodegeneratives tenen una simptomatologia i unes manifestacions clíniques molt diferents entre elles. No obstant, totes elles convergeixen en el mateix procés final, la neurodegeneració, que es manifestarà en diferents localitzacions o tipus cel·lulars del sistema nerviós. Nosaltres, plantegem la hipòtesi de que els processos moleculars i cel·lulars subjacents a la neurodegeneració són comuns per totes elles. Després de dur a terme un procés de selecció, es decideix treballar amb la malaltia de Parkinson, la d’Alzheimer, l’Esclerosi lateral amiotròfica i l’esclerosi múltiple. Hem pogut determinar que hi ha set processos moleculars o cel·lulars que estan associats al procés de neurodegeneració i que són comuns a totes elles. Havent-les estudiat per separat s’observa que el procés de neurodegeneració consisteix en una fallada en cadena de diferents sistemes moleculars i cel·lulars que tenen com a punt d’origen l’estrès oxidatiu. A aquest estrès s’hi pot arribar de diferents maneres. Una d’elles és l’exposició excessiva a certs metalls, que provoca la pèrdua dels sistemes antioxidants cel·lulars. Degut a això, els mitocondris reben un impacte oxidatiu massa gran i comencen a fallar. El fet que aquest orgànul actuï com a tampó del calci intracel·lular en provoca la seva desregulació, alterant d’aquesta manera el senyal nerviós. En resposta a l’estrès oxidatiu i tèrmic que genera la disfunció mitocondrial, s’activen les Proteïnes de Xoc Tèrmic (HSP) que actuant de citocines i presentadores d’antígens, inicien la resposta immunològica contra les cèl·lules danyades. Paral·lelament, s’observa un increment de la permeabilitat de la barrera hematoencefàlica degut a la pèrdua de les adhesions cel·lulars estretes per l’alta presència d’espècies reactives. Com a conseqüència de l’afebliment o el trencament de la barrera hematoencefàlica, es pot produir una entrada al SNC de diferents substàncies neurotòxiques i de cèl·lules del sistema immunitàri que, en condicions normals tenen l’accés restringit. Juntament amb aquestes cèl·lules immunològiques, també s’activen les cèl·lules del sistema immunitari innat residents al cervell, la micròglia, i totes elles secreten citocines proinflamatòries que contribueixen al procés de neurodegeneració. Nosaltres presentem els mecanismes pels quals aquesta inflamació, lluny d’atenuar-se, es cronifica per l’acció de certs bucles de retroalimentació positiva. Les diferents peculiaritats de cada malaltia contribueixen en aquest procés de diferents maneres, com és el cas dels pèptids β-amilides en la malaltia d’Alzheimer, l’α-sinucleina en el Parkinson, la superòxid dismutasa (SOD) en l’esclerosi lateral amiotròfica, o l’infiltració de leucòcits al cervell degut a la resposta autoimmune de l’esclerosi múltiple.Deixant de banda aquestes diferències, si el procés és comú entre totes elles, l’estudi a fons d’aquest procés hauria de poder permetre identificar dianes tarapèutiques que siguin comunes per les quatre malalties.

Constitutive expression of FGF4 disrupts the development of the eye and the anterior CNS during mouse embryogenesi, but does not influence the expressionof shh in these areas.

The biological consequences of constitutive fibroblast growth factor-4 (fgf4) expression have been analysed during anterior CNS development of mouse chimeric embryos. Severe mutant embryos exhibit exencephaly, absence of eye development and anomalous differentiation of neuropithelium. These embryos also show ectopic limb buds resembling the early phases of limb development. Because our results show that anterior CNS in those chimeric embrios does not express shh ectopically, we suggest that malformations may be due to interference between the ectopic expression of fgf4 in the cephalic area and the receptors for the members of the FGF family that regulate brain and eye development, namely fgf8. If this is correct, the results indirectly suport the crucial role of fgf8 in patterning the anterior CNS.

Noves perspectives en el diagnòstic del deteriorament cognitiu lleu i la malaltia de l'Alzheimer

Els criteris per al diagnòstic clínic de la malaltia d’Alzheimer es van establir el 1984 pel National Institute of Neurological and Communicative Disorders and Stroke (NINCDS) i la Alzheimer’s Disease and Related Disorders Association (ADRDA). D’aplicació continuada fins a l’actualitat, aquests criteris estan quedant obsolets i per tant des de diversos àmbits s’ha abogat per una revisió profunda dels mateixos. Tres grups d’experts formats per reconeguts especialistes del National Institute on Aging (NIA) i la Alzheimer’s Association proposen un conjunt de recomanacions per modificar aquests criteris en l’àmbit de la investigació clínica. Dues diferències remarcables s’inclouen en aquests nous criteris: la incorporació de biomarcadors i la formalització de diferents estadis de la malaltia d’Alzheimer. D’aquesta manera, el deteriorament cognitiu lleu s’incorpora al procés diagnòstic com un estadi més de la patologia. Tanmateix, aquests criteris es troben en revisió i, de moment sols son aplicables en l’àmbit de recerca per tal d’arribar a un consens definitiu que permeti la modificació definitiva dels criteris clínics universals a aplicar. En aquest article es presenten els principals avenços en la investigació referents a la malaltia d’Alzheimer i al Deteriorament Cognitiu lleu per tal d’emmarcar els nous criteris de recerca.

Canvis neuropsicològics en el procés d’envelliment en les persones amb Síndrome de Down

La millora en la qualitat de vida ha afavorit considerablement l'augment de la longevitat de les persones amb discapacitat intel·lectual i amb síndrome de Down (SD) en particular i, per aquesta raó, és important descriure les característiques que presenta el seu procés d'envelliment. Per tant, és molt important aconseguir una major precisió en la detecció inicial dels canvis cognitius i emocionals, per tal de dur a terme una bona prevenció i/o intervenció ajustada a les necessitats de cada persona. És per tant, fonamental una bona prevenció i detecció de l’inici del deteriorament per així, millorar la intervenció en la seva qualitat de vida durant el procés d’envelliment. En aquest sentit i degut a què hi ha encara pocs estudis sobre el deteriorament cognitiu en l’envelliment de les persones amb SD, cal fomentar la realització d’estudis que permetin un millor coneixement del seu procés d’envelliment. Per aquest motiu, s’ha iniciat un estudi multicèntric amb diferents institucions que treballen amb persones amb SD, amb la finalitat de determinar si existeix un patró de deteriorament i l’evolució dels canvis cognitius i emocionals en el procés d’envelliment en les persones amb SD.

El Rol del cuidador en l'atenció a persones amb demència

El present article té com a objectiu analitzar el rol del cuidador no professional, sigui familiar o no, en l’atenció a persones amb demència, tant les seves característiques com els trets principals. Els estudis realitzats sobre el cuidador familiar són els més nombrosos i refereixen canvis tant a nivell psicològic, físic, social, familiar com econòmic, per tot el que comporta atendre una persona amb algun tipus de demència durant un llarg període de temps. Aquests canvis, conseqüència de l’atenció a una persona que pateix demència, porten habitualment al cuidador a patir sobrecàrrega, estrés i burnout, les quals tenen clares conseqüències en la seva pròpia salut i benestar. En els darrers anys han sorgit noves línies d’investigació que posen la mirada en els aspectes més positius del cuidar en el marc del desenvolupament de la Psicologia positiva. Els pocs estudis realitzats fins l’actualitat en contextos formals (residències, hospitals, entre d’altres) ens avancen que els cuidadors amb vinculació a la tasca o engagement pateixen menys estrés i burnout, donat que actua com amortidor d’aquests factors. Considerem que cal continuar investigant a partir d’aquests nous enfocaments, donat que probablement aportaran nous elements en la intervenció amb cuidadors, per tal de millorar el seu benestar i qualitat de vida.

Aportacions de la musicoteràpia a les persones amb demència

La incidència de les demències en la societat actual va en augment. A causa de la seva llarga durada i de les conseqüències físiques, psicològiques i socials que representa s’ha evidenciat la necessitat de buscar diferents tipus d’intervencions, tant farmacològiques com biopsicosocials, que pal·liïn els seus efectes negatius, ajudin el malalt a preservar, el màxim temps possible, les seves funcions, i contribueixin a una millora de la qualitat de vida de la persona amb demència i dels seus cuidadors i familiars. En aquest article es farà una aproximació breu a les demències i als tractaments biopsicosocials, per entrar amb més detall en la intervenció musicoterapèutica. Es donarà a conèixer què és la musicoteràpia, quins són els beneficis que aquesta teràpia aporta al malalt i a la seva qualitat de vida segons les recerques científiques actuals més rellevants, per acabar mostrant com és el treball del musicoterapeuta en les diferents fases de les demències.

Mephedrone pharmacokinetics after intravenous and oral administration in rats: relation to pharmacodynamics

Rationale Mephedrone (4-methylmethcathinone) is a still poorly known drug of abuse, alternative to ecstasy or cocaine. Objective The major aims were to investigate the pharmacokineticsa and locomotor activity of mephedrone in rats and provide a pharmacokinetic/pharmacodynamic model. Methods Mephedrone was administered to male SpragueDawley rats intravenously (10 mg/kg) and orally (30 and 60 mg/kg). Plasma concentrations and metabolites were characterized using LC/MS and LC-MS/MS fragmentation patterns. Locomotor activity was monitored for 180240 min. Results Mephedrone plasma concentrations after i.v. administration fit a two-compartment model (α=10.23 h−1, β=1.86 h−1). After oral administration, peak mephedrone concentrations were achieved between 0.5 and 1 h and declined to undetectable levels at 9 h. The absolute bioavailability of mephedrone was about 10 % and the percentage of mephedrone protein binding was 21.59±3.67%. We have identified five phase I metabolites in rat blood after oral administration. The relationship between brain levels and free plasma concentration was 1.85±0.08. Mephedrone induced a dose-dependent increase in locomotor activity, which lasted up to 2 h. The pharmacokineticpharmacodynamic model successfully describes the relationship between mephedrone plasma concentrations and its psychostimulant effect. Conclusions We suggest a very important first-pass effect for mephedrone after oral administration and an easy access to the central nervous system. The model described might be useful in the estimation and prediction of the onset, magnitude,and time course of mephedrone pharmacodynamics as well as to design new animal models of mephedrone addiction and toxicity.

Glibenclamide enhances neurogenesis and improves long-term functional recovery after transient focal cerebral ischemia

Glibenclamide is neuroprotective against cerebral ischemia in rats. We studied whether glibenclamide enhances long-term brain repair and improves behavioral recovery after stroke. Adult male Wistar rats were subjected to transient middle cerebral artery occlusion (MCAO) for 90 minutes. A low dose of glibenclamide (total 0.6mg) was administered intravenously 6, 12, and 24 hours after reperfusion. We assessed behavioral outcome during a 30-day follow-up and animals were perfused for histological evaluation. In vitro specific binding of glibenclamide to microglia increased after pro-inflammatory stimuli. In vivo glibenclamide was associated with increased migration of doublecortin-positive cells in the striatum toward the ischemic lesion 72 hours after MCAO, and reactive microglia expressed sulfonylurea receptor 1 (SUR1) and Kir6.2 in the medial striatum. One month after MCAO, glibenclamide was also associated with increased number of NeuN-positive and 5-bromo-2-deoxyuridine-positive neurons in the cortex and hippocampus, and enhanced angiogenesis in the hippocampus. Consequently, glibenclamide-treated MCAO rats showed improved performance in the limb-placing test on postoperative days 22 to 29, and in the cylinder and water-maze test on postoperative day 29. Therefore, acute blockade of SUR1 by glibenclamide enhanced long-term brain repair in MCAO rats, which was associated with improved behavioral outcome.

Fluència verbal i funcions neuropsicològiques en la malaltia del Parkinson

S'han estudiant les funcions neuropsicològiques en una mostra de 96 pacients amb malaltia de Parkinson (MP) i 42 controls aparellats per gènere, edat, escolaritat i intel.ligència verbal. Els resultats indiquen que els pacients afectats per MP, com a grup, presenten alteracions en les funcions visuoespacials, en la memòria i en les funcions frontals, però que aquests dèficits no estan sempre presents en tots els pacients. L'anàlisi de clusters realitzat ens mostra que les alteracions neuropsicològiques presents en la MP estan distribuides en subgrups. En un dels grups es va observar la presència d'afectació cognitiva generalitzada, mentre que el segon subgrup va mostrar absència de dèficits cognitius i, finalment, el darrer subgrup presentava alteracions específiques en les funcions visuoespacials i frontals. La puntuació verbal mostrava el mateix patró de deteriorament que les funcions frontals i es va trobar una diferència significativa entre els pacients i el grup control en aquesta funció. La presencia de depressió estava present en un 50% dels pacients i estava fortament relacionada amb els dèficits frontals. Els resultats d'aquest estudi mostren la importància d'avaluar les funcions neuropsicobiològiques i del llenguatge en els pacients afectats per MP, amb la finalitat de conèixer el patró de deteriorament, per tal d'afavorir-ne el funcionament i la qualitat de vida.

Relevance of death receptors in nervous system: role in the pathogenesis of neurodegenerative diseases and targets for therapy

L’apoptosi és un procés fisiològic que controla el nombre de cèl·lules en organismes superiors. L’apoptosi està estrictament regulada i s’ha vist que està implicada en la patogènesi d’algunes malalties del sistema nerviós. En aquest sentit, un excés de mort cel·lular contribueix a les malalties neurodegenerati- ves, mentre que, el seu dèficit és una de les raons del desenvolupament de tumors. El punt principal de regulació del procés apoptòtic és l’activació de les caspases, cisteïna-proteases que tenen especificitat pels residus aspàrtic. Les caspases es poden activar per dos mecanismes principals: (1) alliberament de citocrom C dels mitocondris alterats al citoplasma i (2) l’activació dels receptors de la membrana anomenats receptors de mort (DR, de l’anglès death receptor). Aquests receptors s’han caracteritzat extensament en el sistema immunitari, mentre que en el sistema nerviós les seves funcions són encara desconegudes. El present article se centra en el paper dels DR en la patogènesi de malalties neurodegeneratives i suggereix el seu potencial des del punt de vista terapèutic. També es descriuen diverses molècules intracel·lulars caracteritzades per la seva habilitat en la modulació dels DR. Entre elles, presentem dues noves proteïnes – lifeguard i FAIM – que s’expressen específicament al sistema nerviós.

Detection of PrPres in genetically susceptible fetuses from sheep with natural scrapie

Scrapie is a transmissible spongiform encephalopathy with a wide PrPres dissemination in many non-neural tissues and with high levels of transmissibility within susceptible populations. Mechanisms of transmission are incompletely understood. It is generally assumed that it is horizontally transmitted by direct contact between animals or indirectly through the environment, where scrapie can remain infectious for years. In contrast, in utero vertical transmission has never been demonstrated and has rarely been studied. Recently, the use of the protein misfolding cyclic amplification technique (PMCA) has allowed prion detection in various tissues and excretions in which PrPres levels have been undetectable by traditional assays. The main goal of this study was to detect PrPres in fetal tissues and the amniotic fluid from natural scrapie infected ewes using the PMCA technique. Six fetuses from three infected pregnant ewes in an advanced clinical stage of the disease were included in the study. From each fetus, amniotic fluid, brain, spleen, ileo-cecal valve and retropharyngeal lymph node samples were collected and analyzed using Western blotting and PMCA. Although all samples were negative using Western blotting, PrPres was detected after in vitro amplification. Our results represent the first time the biochemical detection of prions in fetal tissues, suggesting that the in utero transmission of scrapie in natural infected sheep might be possible.

β-catenin signalling in Glioblastoma multiforme and Glioma-initiating cells

Glioblastoma multiforme (GBM) is a commonly occurring brain tumor with a poor prognosis. GBM can develop both “de novo” or evolve from a previous astrocytoma and is characterized by high proliferation and infiltration into the surrounding tissue. Following treatment (surgery, radiotherapy, and chemotherapy), tumors often reappear. Glioma-initiating cells (GICs) have been identified in GBM and are thought to be responsible for tumors initiation, their continued growth, and recurrence. β-catenin, a component of the cell-cell adhesion complex and of the canonical Wnt pathway, regulates proliferation, adhesion, and migration in different cell types. β-catenin and components of the Wnt canonical pathway are commonly overexpressed in GBM. Here, we review previous work on the role of Wnt/β-catenin signalling in glioma initiation, proliferation, and invasion. Understanding the molecular mechanisms regulating GIC biology and glioma progression may help in identifying novel therapeutic targets for GBM treatment.

Dyrk1A is dynamically expressed on subsets of motor neurons and in the neuromuscular junction: possible role in Down syndrome

Individuals with Down syndrome (DS) present important motor deficits that derive from altered motor development of infants and young children. DYRK1A, a candidate gene for DS abnormalities has been implicated in motor function due to its expression in motor nuclei in the adult brain, and its overexpression in DS mouse models leads to hyperactivity and altered motor learning. However, its precise role in the adult motor system, or its possible involvement in postnatal locomotor development has not yet been clarified. During the postnatal period we observed time-specific expression of Dyrk1A in discrete subsets of brainstem nuclei and spinal cord motor neurons. Interestingly, we describe for the first time the presence of Dyrk1A in the presynaptic terminal of the neuromuscular junctions and its axonal transport from the facial nucleus, suggesting a function for Dyrk1A in these structures. Relevant to DS, Dyrk1A overexpression in transgenic mice (TgDyrk1A) produces motor developmental alterations possibly contributing to DS motor phenotypes and modifies the numbers of motor cholinergic neurons, suggesting that the kinase may have a role in the development of the brainstem and spinal cord motor system.

Wnt-3a and Wnt-3 differently stimulate proliferation and neurogenesis of spinal neural precursors and promote neurite outgrowth by canonical signaling

Wnt factors regulate neural stem cell development and neuronal connectivity. Here we investigated whether Wnt-3a and Wnt-3, expressed in the developing spinal cord, regulate proliferation and the neuronal differentiation of spinal cord neural precursors (SCNP). Wnt-3a promoted a sustained increase of SCNP proliferation, whereas Wnt-3 enhanced SCNP proliferation transiently and increased neurogenesis through β-catenin signaling. Consistent with this, Wnt-3a and Wnt-3 differently regulate the expression of Cyclin-dependent kinase inhibitors. Furthermore, Wnt-3a and Wnt-3 stimulated neurite outgrowth in SCNP-derived neurons through ß-catenin and TCF4-dependent transcription. GSK-3ß inhibitors mimicked Wnt signaling and promoted neurite outgrowth in established cultures. We conclude that Wnt-3a and Wnt-3 signal through the canonical Wnt/β-catenin pathway to regulate different aspects of SCNP development. These findings may be of therapeutic interest for the treatment of neurodegenerative diseases and nerve injury.

Signaling across the synapse: a role for Wnt and Dishevelled in presynaptic assembly and neurotransmitter release

Proper dialogue between presynaptic neurons and their targets is essential for correct synaptic assembly and function. At central synapses, Wnt proteins function as retrograde signals to regulate axon remodeling and the accumulation of presynaptic proteins. Loss of Wnt7a function leads to defects in the localization of presynaptic markers and in the morphology of the presynaptic axons. We show that loss of function of Dishevelled-1 (Dvl1) mimics and enhances the Wnt7a phenotype in the cerebellum. Although active zones appear normal, electrophysiological recordings in cerebellar slices from Wnt7a/Dvl1 double mutant mice reveal a defect in neurotransmitter release at mossy fi ber–granule cell synapses. Deficiency in Dvl1 decreases, whereas exposure to Wnt increases, synaptic vesicle recycling in mossy fi bers. Dvl increases the number of Bassoon clusters, and like other components of the Wnt pathway, it localizes to synaptic sites. These fi ndings demonstrate that Wnts signal across the synapse on Dvl-expressing presynaptic terminals to regulate synaptic assembly and suggest a potential novel function for Wnts in neurotransmitter release.