Nuevas ideas sobre la enfermedad de Alzheimer y levetiracetam
Investigaciones revelan el posible papel del levetiracetam en alterar la progresión del Alzheimer.
Jeffrey N Savas, N. R. Rao, O. DeGulis, T. Nomura, S. Lee, T. J. Hark, J. C. Dynes, E. X. Dexter, M. Dulewicz, J. Ge, A. Upadhyay, E. F. Fornasiero, R. Vassar, J. Hanrieder, A. Contractor
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Tabla de contenidos
- Tratamientos actuales y sus limitaciones
- El papel de la Proteína precursora de amiloide ([App](/es/keywords/proteina-precursora-de-amiloide--kkxlxmq))
- Signos tempranos de la enfermedad de Alzheimer
- Explorando el levetiracetam como un tratamiento potencial
- Investigando cómo funciona el levetiracetam
- El impacto del levetiracetam en la producción de amiloide
- Cambios en el cerebro con el tratamiento de levetiracetam
- La relevancia de los hallazgos de la investigación para los humanos
- Conclusión
- Direcciones futuras en la investigación sobre Alzheimer
- Fuente original
La enfermedad de Alzheimer (EA) es un trastorno cerebral progresivo que destruye lentamente la memoria y las habilidades de pensamiento, y eventualmente la capacidad de realizar las tareas más simples. Se caracteriza por dos rasgos principales: la acumulación de Placas de amiloide fuera de las células cerebrales y Enredos Neurofibrilares dentro de las células. Estos cambios ocurren a lo largo de muchos años antes de que los síntomas más severos, como la pérdida de memoria, se hagan evidentes.
Tratamientos actuales y sus limitaciones
Actualmente, hay tratamientos aprobados por la FDA que pueden ayudar a eliminar las placas de amiloide del cerebro. Sin embargo, estos tratamientos no detienen la producción de péptidos de amiloide beta (Aβ) que forman dichas placas. Debido a esto, los investigadores están buscando formas de detener la producción de Aβ desde el principio. Esto podría ayudar a prevenir o ralentizar el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer.
Proteína precursora de amiloide ([App](/es/keywords/proteina-precursora-de-amiloide--kkxlxmq))
El papel de laLos péptidos de Aβ provienen de una proteína más grande conocida como proteína precursora de amiloide (APP). Hay dos formas en que APP puede ser procesada en el cerebro. La primera, llamada vía amiloidogénica, implica una enzima llamada β-secretasa (BACE1) que corta APP, lo que lleva a la producción de péptidos de Aβ. La segunda forma, conocida como vía no amiloidogénica, implica una enzima diferente, α-secretasa, que no conduce a la formación de Aβ.
La ubicación de APP en el cerebro puede influir en cómo se procesa. Por ejemplo, BACE1 funciona mejor en ambientes ácidos que se encuentran comúnmente en ciertas estructuras cerebrales como los endosomas. Esto significa que problemas con la función celular del cerebro pueden cambiar cómo se procesa APP y llevar a una mayor producción de Aβ.
Signos tempranos de la enfermedad de Alzheimer
La investigación indica que los cambios tempranos en la función cerebral pueden ser importantes para el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer. En estudios con animales, los científicos encontraron que ciertas proteínas relacionadas con la comunicación entre células cerebrales comienzan a acumularse antes de que aumente la producción de Aβ. Esto sugiere que las intervenciones tempranas pueden ser cruciales para detener la progresión de la enfermedad.
Explorando el levetiracetam como un tratamiento potencial
Una opción de tratamiento potencial que se está estudiando es el levetiracetam (Lev), un medicamento usado para tratar la epilepsia. Funciona al unirse a una proteína en el cerebro y parece reducir la actividad excesiva de las células cerebrales. Curiosamente, estudios han mostrado que Lev también puede reducir la cantidad de placas de amiloide y el deterioro cognitivo en modelos animales de la enfermedad de Alzheimer.
Investigando cómo funciona el levetiracetam
Los investigadores se propusieron entender cómo Lev afecta la patología amiloide. Miraron cómo se procesan las proteínas en los cerebros de animales con un modelo genético de Alzheimer. Descubrieron que en estos modelos, las proteínas que normalmente se descomponen en su lugar están acumulándose, particularmente en sitios donde las células cerebrales se comunican.
A través de una variedad de métodos, incluyendo análisis bioquímico, los investigadores descubrieron que Aβ se encontraba principalmente dentro de vesículas sinápticas, que son pequeñas estructuras involucradas en la comunicación entre las células nerviosas. Esto resalta el papel de estas vesículas en la acumulación de la patología amiloide.
Al tratar a los animales con Lev, los investigadores pudieron mostrar que el medicamento no solo redujo los niveles de Aβ, sino que también corrigió algunos de los problemas anteriores con la acumulación de proteínas. En esencia, Lev ayudó a redirigir el procesamiento de APP lejos de la vía amiloidogénica dañina y hacia una vía más beneficiosa.
El impacto del levetiracetam en la producción de amiloide
En experimentos de laboratorio, los investigadores demostraron que cuando las células neuronales fueron tratadas con Lev, hubo una disminución significativa en la producción de Aβ. Esto indica que Lev modifica cómo se procesa APP y sugiere que tratar con este medicamento podría minimizar la producción de amiloide en el cerebro.
Cambios en el cerebro con el tratamiento de levetiracetam
Para explorar más los efectos de Lev, los investigadores realizaron experimentos adicionales en animales vivos. Notaron que el tratamiento crónico con Lev no solo bajó los niveles de Aβ, sino que también mejoró la función general de las sinapsis en el cerebro. En los animales tratados con Lev, se perdieron menos sinapsis en comparación con aquellos que no recibieron el medicamento.
Esto sugiere que Lev podría proteger al cerebro de algunos de los daños que ocurren en la enfermedad de Alzheimer, particularmente durante las etapas tempranas de la enfermedad cuando los niveles de amiloide comienzan a aumentar.
La relevancia de los hallazgos de la investigación para los humanos
Los hallazgos de los estudios con animales han llevado a los investigadores a examinar si ocurren cambios similares en humanos, particularmente en aquellos con síndrome de Down, ya que tienen un riesgo más alto de desarrollar Alzheimer. Los estudios han mostrado que en los cerebros de estas personas hay una acumulación de proteínas presinápticas en las etapas tempranas de la patología de Aβ. Esto refleja lo que se ha observado en los modelos animales.
Para investigar más, los investigadores analizaron los datos clínicos de pacientes con Alzheimer y encontraron que aquellos que fueron tratados con Lev tenían una progresión más lenta del deterioro cognitivo en comparación con aquellos que recibieron otros tratamientos. Esto refuerza la idea de que Lev puede ofrecer beneficios terapéuticos más allá de su uso original como medicamento para la epilepsia.
Conclusión
Los estudios mencionados ilustran un vínculo crucial entre los cambios presinápticos en el cerebro y el desarrollo temprano de la enfermedad de Alzheimer. Proporcionan información importante sobre cómo tratamientos como Lev pueden potencialmente modificar la progresión de la enfermedad al alterar la forma en que el cerebro procesa proteínas y reducir la producción de amiloide.
A medida que la investigación continúa, estos hallazgos pueden llevar a estrategias más efectivas para prevenir la enfermedad de Alzheimer, particularmente al enfocarse en los cambios tempranos en la función cerebral. Con sus resultados prometedores, Lev podría pronto desempeñar un papel clave en la lucha contra el Alzheimer, especialmente en poblaciones de alto riesgo como las personas con síndrome de Down.
Direcciones futuras en la investigación sobre Alzheimer
De cara al futuro, la investigación continua sobre los mecanismos de la patología amiloide y el impacto de varios tratamientos será esencial. Comprender cómo prevenir los cambios iniciales en el cerebro puede abrir nuevas vías para la terapia.
Con el potencial de nuevos tratamientos en el horizonte, la esperanza sigue siendo que podamos encontrar formas efectivas de prevenir o al menos retrasar la aparición de la enfermedad de Alzheimer, dando a los afectados una oportunidad de tener una mejor calidad de vida.
Título: Levetiracetam prevents Aβ42 production through SV2a-dependent modulation of App processing in Alzheimer's disease models
Resumen: In Alzheimers disease (AD), amyloid-beta (A{beta}) peptides are produced by proteolytic cleavage of the amyloid precursor protein (APP), which can occur during synaptic vesicle (SV) cycling at presynapses. Precisely how amyloidogenic APP processing may impair presynaptic proteostasis and how to therapeutically target this process remains poorly understood. Using App knock-in mouse models of early A{beta} pathology, we found proteins with hampered degradation accumulate at presynaptic sites. At this mild pathological stage, amyloidogenic processing leads to accumulation of A{beta}42 inside SVs. To explore if targeting SVs modulates A{beta} accumulation, we investigated levetiracetam (Lev), a SV-binding small molecule drug that has shown promise in mitigating AD-related pathologies despite its mechanism of action being unclear. We discovered Lev reduces A{beta}42 levels by decreasing amyloidogenic processing of APP in a SV2a-dependent manner. Lev corrects SV protein levels and cycling, which results in increased surface localization of APP, where it favors processing via the non-amyloidogenic pathway. Using metabolic stable isotopes and mass spectrometry we confirmed that Lev prevents the production of A{beta}42 in vivo. In transgenic mice with aggressive pathology, electrophysiological and immunofluorescent microscopy analyses revealed that Lev treatment reduces SV cycling and minimizes synapse loss. Finally, we found that human Down syndrome brains with early A{beta} pathology, have elevated levels of presynaptic proteins, confirming a comparable presynaptic deficit in human brains. Taken together, we report a mechanism that highlights the therapeutic potential of Lev to modify the early stages of AD and represent a promising strategy to prevent A{beta}42 pathology before irreversible damage occurs. One Sentence SummaryWe discovered that the SV-binding drug levetiracetam prevents A{beta}42 production by modulating SV cycling which alters APP localization and thus proteolytic processing, highlighting its therapeutic potential for AD.
Autores: Jeffrey N Savas, N. R. Rao, O. DeGulis, T. Nomura, S. Lee, T. J. Hark, J. C. Dynes, E. X. Dexter, M. Dulewicz, J. Ge, A. Upadhyay, E. F. Fornasiero, R. Vassar, J. Hanrieder, A. Contractor
Última actualización: 2024-10-28 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.28.620698
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.28.620698.full.pdf
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