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Encefalopatías Espongiformes Transmisibles. |
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Eva Moleón Moscardó, Marta Monzón, Juan Badiola. Las EET son un grupo de enfermedades neurodegenerativas letales que afectan al hombre y a diversas especies animales. Dentro del grupo de las EET que pueden afectar al hombre se encuentran el kuru, el síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS), el insomnio familiar letal (IFL), la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ) familiar, la ECJ iatrogénica, la ECJ esporádica y la vECJ. Las principales EET que afectan a los animales son el scrapie ovino y caprino, la EBB, la encefalopatía transmisible del visón (ETV), la enfermedad crónica caquectizante de los ciervos y alces (ECC) y la encefalopatía espongiforme felina (EEF). La primera EET conocida es el scrapie, descrita en Reino Unido en el año 1732. Las semejanzas en el cuadro clínico y lesional del scrapie, el kuru y la ECJ, permitieron asociarlas entre sí y considerarlas como parte de un mismo grupo de enfermedades; posteriormente, su transmisión a diferentes especies animales demostró que estaban causadas por un agente de tipo infeccioso. Inicialmente las EET se clasificaron dentro de las enfermedades producidas por Lentivirus, ya que ambas se caracterizaban por presentar largos periodos de incubación y los agentes causales podían filtrarse por filtros de rango similar. Sin embargo, este grupo de enfermedades presentaba características diferentes: se observó que el agente causal de las EET era resistente a la mayoría de los tratamientos físicos y químicos que inactivan estos virus (radiación ionizante y ultravioleta, calor o formaldehído), no inducía respuesta inmune en el hospedador y la lesión histológica no se correspondía con la de una encefalitis vírica típica. Las propiedades inusuales del agente causal del scrapie sugerían que el agente carecía de ácidos nucleicos o que si los poseía, era muy pequeños o estaban muy bien protegido (Schreuder, 1993; Poser, 2002 a; b). Hipótesis sobre la Naturaleza del Agente Causal Desde que se demostró la transmisibilidad de las EET se han propuesto diversas hipótesis para explicar la naturaleza del agente causal de estas enfermedades, siendo las principales las siguientes (Schreuder, 1993):
En la actualidad la hipótesis del prión es la más aceptada; sin embargo, algunas características de las EET no pueden explicarse satisfactoriamente con dicha hipótesis, por lo que algunos autores mantienen que un ácido nucleico puede formar parte del agente causal (Farquhar et al., 1998; Carp, 2000; Somerville, 2000). Aunque todavía no se ha identificado ningún ácido nucleico específico de las EET, el descubrimiento de los siARN (ARN corto de interferencia) y microARN abre la posibilidad a que no haya sido posible su detección por su tamaño o por tener su origen en el hospedador (Weissmann y Büeler, 2004). Entre los aspectos más controvertidos de la hipótesis del prión se encuentran (Farquhar et al., 1998; Somerville, 2000; 2002):
Hipótesis del Prión Las experiencias realizadas mediante bioensayos por el grupo de investigación de S. B. Prusiner confirmaron que la infectividad del agente causal del scrapie se reducía por procedimientos que hidrolizaban o modificaban las proteínas, pero era resistente a aquellos que alteraban los ácidos nucleicos. Los resultados indicaban que una proteína era necesaria para la infectividad y probablemente el principal componente de la partícula infecciosa, lo que les llevó a proponer en 1982 la hipótesis del prión. El único componente de los priones conocido hasta el momento es una proteína patológica denominada PrP scrapie (PrPsc), la cual es una isoforma alterada de una glicoproteína de membrana fisiológica codificada por el hospedador denominada PrP celular (PrPc). La proteína PrP celular y la patológica están codificadas por el mismo gen; ambas isoformas de la proteína tienen la misma secuencia de aminoácidos y difieren únicamente en su conformación. La conversión de PrPc en PrPsc es un proceso de naturaleza postraduccional y supone la adopción de una estructura mayoritariamente extendida (en lámina beta) frente a la estructura original principalmente helicoidal (en hélices alfa). Este cambio estructural implica una modificación de las propiedades de la proteína: la PrPsc, a diferencia de la PrPc, es insoluble en detergentes suaves, presenta una resistencia parcial a las proteasas y está asociada a la infectividad (McKinley et al., 1983; Oesch et al., 1985; Basler et al., 1986; Meyer et al., 1986; Turk et al., 1988; Prusiner, 1998 a). En función a su origen, las EET se pueden clasificar como enfermedades infecciosas, hereditarias o esporádicas (Prusiner, 1998 b; DeArmond y Bouzamondo, 2002). Las EET hereditarias, asociadas a mutaciones en el gen PRNP, incluyen la ECJ familiar, el síndrome de GSS y el IFL. Estas mutaciones dan lugar a la conversión de la PrPc en PrPsc sin necesidad de un contacto previo con un agente infeccioso exógeno. El origen de la PrPsc en los casos esporádicos de la ECJ no se conoce; se han propuesto diversas hipótesis, entre las que se encuentran la conversión espontánea de la PrPc en PrPsc o una mutación somática del gen PRNP (Palmer et al., 1991). Por último, en las EET de naturaleza infecciosa el origen del agente causal es exógeno, adquirido mediante el consumo de alimentos o sustancias contaminadas (EEB, scrapie, Kuru, vECJ, ETV, EEF) o por el transplante de tejidos u hormonas o por material contaminado (ECJ iatrogénica). Cabe destacar que las EET son transmisibles a individuos de su misma u otra especie o a animales de laboratorio, lo que implica que, con independencia de su origen, en estas enfermedades se induce la formación del agente infeccioso (Hsiao et al., 1994; Dormont, 2002 b). La Proteína PrP Celular La PrPc se expresa en las células del SNC, principalmente en las neuronas, y en menor medida en otras células de tejidos periféricos así como en linfocitos (Oesch et al., 1985; Cashman et al., 1990; Büeler et al., 1992; Prusiner, 1998 a). La presencia de la PrPc en las células es necesaria para el desarrollo de las EET y su nivel de expresión es inversamente proporcional al periodo de incubación y a la progresión de la enfermedad (Büeler et al., 1993; Prusiner et al., 1993; Brander et al., 1996). El gen PRNP codifica una proteína de aproximadamente 250 aminoácidos (dependiendo de la especie) que contiene diversos dominios: una secuencia señal N-terminal, una serie de repeticiones de un octapéptido, una región central hidrofóbica altamente conservada y una región C-terminal. La proteína presenta dos cisteínas que forman un enlace disulfuro creando un lazo, el cual contiene dos lugares posibles de glicosilación (asparagina), cerca del extremo C-terminal. La PrPc se sintetiza en el retículo endoplasmático rugoso; durante el proceso de biosíntesis pierde el péptido señal N-terminal, forma el enlace disulfuro, se produce la glicosilación y pierde la región C-terminal añadiéndose a este extremo un glucanofosfatidilinositol (GPI), a través del cual se une a la membrana celular (Turk et al., 1988; Bennett et al., 1992; Harris, 1999). La PrPc se localiza principalmente en la superficie celular, y se agrupa principalmente en microdominios o "rafts" de composición lipídica de la membrana plasmática o en invaginaciones denominadas caveolas (Vey et al., 1996; Naslavsky et al., 1997). En su estructura tridimensional la PrPc consta de un dominio globular que incluye tres hélices alfa y dos estructuras antiparalelas en lámina beta, y de una cola larga flexible en el extremo N-terminal (Riek et al., 1996). La función de la PrPc todavía no se ha esclarecido (Aguzzi y Polymenidou, 2004); el único fenotipo que caracteriza a los ratones que no expresan la PrPc (PrP0/0), es su resistencia a la infección por el agente causal de las EET (Büeler et al., 1993). Algunos autores no han detectado alteraciones morfológicas o funcionales importantes en los ratones PrP0/0 (Büeler et al., 1992; Prusiner et al., 1993; Lledo et al., 1996), mientras que otros han observado algunas anomalías como alteraciones en la sinapsis (Collinge et al., 1994) o alteraciones funcionales en células del hipocampo (Colling et al., 1997). Las discrepancias en los resultados obtenidos pueden deberse a las diferencias entre las líneas de ratones utilizadas (Lledo et al., 1996; Harris, 1999) o a la posibilidad de que cambios adaptativos durante el desarrollo neuronal enmascaren la función celular normal de la PrPc (Colling et al., 1997; Wadsworth et al., 1999). La mayoría de las funciones de la PrPc que se proponen se han deducido de datos referentes a su localización, interacciones moleculares o efectos observados en su ausencia (Lasmézas, 2003). Se ha demostrado que los iones de cobre se pueden unir a la región de repeticiones de octapéptidos de la PrPc (Viles et al., 1999); en relación con esta capacidad se ha propuesto que la PrPc puede participar en la respuesta celular frente al estrés oxidativo, debido en parte a que la unión del cobre a la PrPc puede dotarle de una actividad antioxidante (Wong et al., 2000; Brown, 2002; Milhavet y Lehmann, 2002; Cui et al., 2003), y en la transmisión sináptica, posiblemente mediante la regulación de la concentración del cobre presináptico (Herms et al., 1999). Otros autores sugieren que la PrPc tiene una función neuroprotectora frente a la apoptosis (Boundhar et al., 2001; Chiarini et al., 2002). Martins et al. (2002) proponen que esta proteína tiene múltiples funciones, interviniendo en la protección contra el estrés oxidativo, la adhesión, señalización y supervivencia celular, gracias a su interacción con el cobre y diversas proteínas con las cuales formaría un complejo. Conversión de PrPc en PrPsc Se han descrito diversos modelos para explicar la conversión de la PrPc en PrPsc, ya que hasta el momento se desconoce el mecanismo de replicación de los priones. Entre los modelos descritos destaca el propuesto por Prusiner (1991) el cual postula que la PrPsc, que actúa como molde, se asocia a una molécula de PrPc o a una molécula intermedia denominada PrP*. La PrPsc imprime a la PrPc o PrP* su misma conformación anormal, formando un heterodímero que posteriormente se transforma en dos moléculas de PrPsc. El proceso está asistido por un factor desconocido del hospedador, denominado proteína X, que se une a la PrPc facilitando la formación de PrPsc. La PrPc se une a la PrPsc a través de la región central de la proteína y a la proteína X por el extremo C-terminal (Telling et al., 1995); para que se produzca la conversión es necesaria una interacción directa entre ambas moléculas (Kocisko et al., 1994) y que las secuencias de aminoácidos sean similares (Prusiner, 1991). Otro modelo descrito, basado en el principio de la polimerización nucleada, propone que las moléculas de PrPsc se agregan formando un núcleo compuesto de olígomeros de PrPsc; al núcleo se le unen más moléculas generando grandes polímeros de PrPsc que, cuando alcanzan un tamaño crítico, se fragmentan en pequeños núcleos y extienden la enfermedad por el SNC. Según este modelo, moléculas de PrPc pueden interaccionar directamente con el núcleo cambiando su conformación o a través de un estado de conformación intermedio de la molécula (Come et al., 1993; Caughey, 2001). Cepas de Priones Existen diferentes cepas de priones que se caracterizan por producir un fenotipo específico de la enfermedad cuando se inoculan en líneas concretas de ratones; dicho fenotipo se manifiesta principalmente en la duración del periodo de incubación y en la distribución de las lesiones (perfil lesional) y de los depósitos de PrPsc en el SNC (Fraser y Dickinson, 1968; DeArmond et al., 1993). Por otro lado, algunas cepas se pueden diferenciar bioquímicamente por diversas características como la cantidad relativa de las formas glicosiladas de la proteína, el tamaño de los fragmentos de la PrPres o la susceptibilidad a la desnaturalización por el cloruro de guanidina (Monari et al., 1994; Collinge et al., 1996; Safar et al., 1998). La hipótesis del prión propone que cada cepa está asociada a una conformación diferente de PrPsc lo que implica que la misma proteína puede presentar diferentes conformaciones y transmitir diversos fenotipos de la enfermedad (Prusiner, 1991; Telling et al., 1996; Safar et al., 1998). Barrera de Especie La transmisión de las enfermedades priónicas entre individuos de especies diferentes está limitada por la denominada "barrera de especie". El efecto biológico de la "barrera de especie" consiste en el incremento del periodo de incubación de la enfermedad y la disminución de número de animales afectados por la misma, en relación a los mismos parámetros cuando se transmite el agente entre individuos de la misma especie (Hill et al., 2000). Se ha observado que la "barrera de especie" depende en gran medida de la similitud entre la secuencia de aminoácidos de la región central de la proteína prión del inóculo y de la PrPc del hospedador, siendo la propagación más eficaz cuando ambas secuencias son idénticas (Prusiner, 1991; Büeler et al. 1993). Otros factores que parece que contribuyen a la "barrera de especie" son la cepa del prión y la especificidad de la especie del factor X que, como se ha mencionado anteriormente, es un factor que se une a la PrPc y facilita la formación de la PrPsc (Prusiner, 1998 a; Hill et al., 2000). Es de destacar que, tras la transmisión entre especies, la PrPsc sintetizada de novo refleja la secuencia del gen PRNP del hospedador y no la secuencia de la PrPsc del inóculo, aunque mantiene las propiedades de la PrPsc del mismo (Prusiner, 1991). Factores Genéticos El estudio de los factores genéticos relacionados con las EET ha puesto de manifiesto una fuerte asociación entre el gen PRNP y el desarrollo o la incidencia de diversas EET, observada principalmente en algunas EET humanas y en el scrapie ovino. Aproximadamente un 10 — 15 % de las EET humanas son hereditarias y se deben a diferentes mutaciones del gen PRNP que están relacionadas con diferentes EET; así, una mutación en el codón 102 está asociada al síndrome de GSS y en el codón 178 al IFL (Prusiner, 1998 b; Weissmann, 1999). Por otro lado, existen diversos polimorfismos asociados al cambio de un aminoácido en la proteína PrP que, aunque no causan la enfermedad, pueden modular la susceptibilidad a padecer una EET en los individuos portadores o pueden modificar el fenotipo de la enfermedad en las personas afectadas. El polimorfismo en el codón 129 es el más importante descrito hasta el momento, que implica la presencia de un aminoácido metionina (M) o valina (V) en la secuencia protéica. Dicho polimorfismo puede modificar la expresión de las enfermedades priónicas de carácter familiar, iatrogénico o esporádico y puede conferir cierta susceptibilidad a padecer la forma esporádica o la vECJ (Palmer et al., 1991; Goldfarb et al., 1992; Will, 2002; Yagüe, 2002). Así, el 68% de los casos estudiados de la forma esporádica de la ECJ y el 100% de los casos de la vECJ presentan el polimorfismo 129 M/M (Will, 2002). Por otro lado, una mutación que afecta al codón 178 (sustitución de ácido aspártico por asparagina) asociada al polimorfismo 129 M/M o M/V da lugar a dos fenotipos diferentes del IFL, mientras que si la misma mutación se asocia al polimorfismo 129 V/V se produce un fenotipo de la ECJ familiar (Goldfarb et al., 1992). En las EET animales no se han detectado formas hereditarias originadas por mutaciones del gen PRNP similares a las descritas en humanas, pero sí diversos polimorfismos asociados a la susceptibilidad y al periodo de incubación de la enfermedad de scrapie en el ganado ovino (Hunter et al., 1989; Hunter, 1997; Chesebro, 1999). Los polimorfismos más importantes identificados resultan de variaciones producidas en los codones 136, 154 y 171, dando lugar a las siguientes combinaciones de aminoácidos: A136R154Q171 (haplotipo ARQ), A136R154R171 (ARR), V136R154Q171 (VRQ), A136H154Q171 (AHQ), A136R154H171 (ARH). Aunque existen diferencias en la frecuencia de los haplotipos entre las razas ovinas y en los haplotipos asociados a la enfermedad, se han observado algunas características comunes (Hunter, 1997; Hunter et al., 1997). El haplotipo VRQ está asociado con una alta incidencia de scrapie y el ARR con una incidencia baja, y éste parece tener un efecto dominante ya que tanto los animales homocigotos como heterocigotos tienen un menor riesgo de padecer scrapie; respecto a los haplotipos AHQ, ARQ y ARH, su asociación con la enfermedad depende en gran medida de la raza (Dawson et al., 1998; Dubois et al., 2002). La combinación de los 5 haplotipos da lugar a 15 genotipos diferentes, los cuales se clasificaron en función de su grado de susceptibilidad o resistencia al scrapie (Dawson et al., 1998). La clasificación de los diferentes genotipos utilizada en el plan nacional de scrapie de Reino Unido (The national scrapie plan administration centre, NSPAC, 2002), y adoptada por la UE (Decisión CE Nº 1003/2002), es la siguiente:
El plan de Reino Unido tiene como objetivo incrementar la resistencia genética al scrapie en la población ovina, seleccionando en una primera fase los animales portadores del haplotipo ARR y excluyendo los portadores del haplotipo VRQ (NSAPC, 2002). El genotipo también se ha relacionado con la susceptibilidad a la infección experimental por vía oral del agente causal de la EEB en los ovinos; los datos actuales sugieren que el haplotipo ARR da lugar a largos periodos de incubación de la enfermedad y el genotipo ARR/ARR confiere resistencia a la infección experimental por vía oral, pero no a la infección por vía intracraneal. Por otro lado, los periodos de incubación más cortos se presentan en animales con genotipos ARQ/ARQ y AHQ/AHQ (Foster et al., 2001 a; Houston et al., 2003). En el ganado caprino se han descrito diversos polimorfismos en el gen PRNP, pero dado el escaso número de animales afectados de scrapie estudiados no se ha determinado claramente su asociación con la susceptibilidad a la enfermedad. Los estudios realizados sugieren que el cambio de isoleucina por metionina en el codón 142 está asociado a un mayor periodo de incubación de la enfermedad, y que la disminución del número de repeticiones de octapéptidos de 5 a 3 está relacionada con una menor susceptibilidad (Goldman et al., 1996; 1998). A diferencia del gen PRNP humano y ovino, en la especie bovina se ha observado muy poca variabilidad y hasta el momento no se ha demostrado ningún polimorfismo o mutación del gen PRNP asociado a la susceptibilidad o al periodo de incubación de la EEB (Hunter, 1997; Prince et al., 2003). Cabe mencionar que se ha descrito un polimorfismo asociado a diferencias en la región de repeticiones de un octapéptido de la proteína, dando lugar a 5 ó 6 repeticiones. Aunque los bovinos normalmente presentan 6 repeticiones del octapéptido, se han descrito 3 genotipos diferentes denominados 6:6 (aproximadamente el 90% de los animales estudiados), 6:5 (10%) y 5:5 (<1%). No se han observado diferencias en la susceptibilidad a la EEB entre los genotipos 6:6 y 6:5; sin embargo, no se ha detectado ningún animal afectado con el genotipo 5:5 (Hunter et al., 1994). Patogenia del Scrapie y de la EEB La presencia de la PrPsc en los tejidos de los individuos afectados por una EET se ha utilizado como un marcador de la presencia y distribución de la infectividad (Gabizon et al., 1988; Prusiner, 1991). Aunque el método más adecuado para detectar y valorar el nivel de infectividad es el bioensayo (Deslys et al., 2001 a), mediante la inoculación del tejido a valorar en animales de experimentación, se ha observado una alta correlación entre la infectividad de diversos tejidos y la presencia de la PrPsc en los mismos (Race et al., 1998). Esto ha permitido el uso de técnicas inmunológicas para determinar la distribución temporal y espacial de la PrPsc en la progresión del agente causal de la enfermedad, obteniendo así resultados con una mayor rapidez que con el bioensayo. La principal vía de transmisión del agente causal de la EEB y el scrapie es la vía oral, asociada a la ingestión de material contaminado con dicho agente que alcanza el SNC mediante un proceso denominado neuroinvasión. En modelos experimentales se ha observado que existen dos rutas principales de neuroinvasión, dependiendo de diversas variables como la dosis del agente infeccioso, el lugar de inoculación, la cepa del prión y el genotipo del hospedador: una vía directa a través del sistema nervioso periférico (SNP) y otra que implica una participación del SLR previa a la del SNP (Beekes y McBride, 2000; Race et al., 2000; Glatzel y Aguzzi, 2001; Mabbott y Bruce, 2001). Se ha demostrado una amplia participación del SLR en determinadas EET de carácter infeccioso como el scrapie (van Keulen et al., 2002), la ECC (Salman, 2003), la vECJ (Ramasamy et al., 2003) o la EEB en el ovino (Jeffrey et al., 2001 c); sin embargo, en otras EET como la EEB y en algunos casos de scrapie esta participación parece inexistente o es mínima (van Keulen et al., 1996; Wells, 2003). Sistema Linforreticular En los casos naturales de scrapie, la PrPsc se acumula inicialmente en el tejido linfoide asociado al tracto gastrointestinal, principalmente en las placas de Peyer ileal y yeyunal, folículos linfoides de la mucosa, ganglios linfáticos mesentéricos y tonsilas, propagándose posteriormente al resto de tejido linfoide asociado al tracto gastrointestinal así como a otros tejidos del SLR (Andréoletti et al., 2000; van Keulen et al., 2002). Estudios realizados en modelos experimentales han puesto de manifiesto una diseminación del agente causal del scrapie en el SLR similar a la descrita en los casos naturales (Beekes y McBride, 2000) y, en estos modelos, se ha observado que la susceptibilidad a la infección por vía oral se correlaciona con el número de placas de Peyer (Prinz et al., 2003 a). Aunque no se conocen completamente, se han identificado algunos elementos celulares del SLR que participan en la patogenia del scrapie tras la infección oral. En la forma natural del scrapie, la PrPsc se detecta principalmente en los macrófagos con cuerpos tingibles y en las células dendríticas foliculares (CDF) de los centros germinales de los folículos linfoides secundarios (van Keulen et al., 1996; Jeffrey et al., 2001 a; Lezmi et al., 2001; Andréoletti et al., 2002 a; Heggebo et al., 2002). En animales infectados de forma natural, los macrófagos con cuerpos tingibles son las primeras células del SLR en las que se detecta la PrPsc (Jeffrey et al., 2001 a; van Keulen et al., 2002), que se acumula en los lisosomas (Jeffrey et al., 2000 a). Se ha sugerido que éstas células adquieren la PrPsc por fagocitosis de CDF degeneradas, de sus procesos o de PrPsc extracelular liberada tras la muerte de éstas u otras células como las células dendríticas (Jeffrey et al., 2000 a; van Keulen et al., 2002; Herrmann et al., 2003). Algunos trabajos sugieren un papel protector de los macrófagos, ya que su eliminación antes o inmediatamente después de la inoculación del agente causal incrementa la acumulación de la PrPsc en el SLR y reduce el periodo de incubación de la enfermedad (Beringue et al., 2000). Prinz et al. (2002) proponen que la participación de los macrófagos es dependiente de la dosis del agente: unas dosis bajas pueden ser destruidas por fagocitosis, mientras que las dosis altas no y, por lo tanto, son transportadas por estas células. Por otro lado, los resultados de algunos estudios realizados con animales infectados con el agente causal del scrapie, tanto de forma natural como experimental, sugieren que las CDF juegan un papel destacado en la acumulación y posiblemente también en la replicación de la PrPsc en el SLR (Bruce et al., 2000; Mabbott y Bruce, 2001). Sin embargo, otros estudios realizados exclusivamente en modelos experimentales muestran discrepancias en los resultados en función de diversas variables como la cepa del agente utilizada. Por ejemplo, estudios realizados en ratones con la cepa de scrapie ME7 indican que la acumulación de la PrPsc en el SLR depende de la presencia de CDF maduras (Brown et al., 1999; Mabbott et al., 2000). Las CDF son células no móviles que expresan altos niveles de PrPc y están especializadas en reconocer y unirse a los antígenos, formando complejos inmunes junto con anticuerpos y / o el tercer componente del complemento, para su presentación a las células B (Mabbott y Bruce, 2001). La PrPsc se acumula en el SLR sólo si las CDF expresan la PrPc (Brown et al., 1999) y la activación de componentes específicos del sistema de complemento parece que facilita la localización y retención de la PrPsc en las CDF (Klein et al., 2001). Así, los linfocitos B participan en la patogénesis del scrapie (Klein et al., 1997) posiblemente de una forma indirecta ya que son necesarios, mediante la producción de determinadas citoquinas, para la maduración y el mantenimiento de las CDF (Bruce et al., 2000). Por otro lado, los trabajos realizados con la cepa de scrapie RML (Rocky Mountain Laboratory) indican que las CDF no son necesarias para la neuroinvasión, sugiriendo que otras células como los linfocitos B (Klein et al., 1997) o los macrófagos (Prinz et al., 2002) participan directamente. Se ha demostrado que los linfocitos B son necesarios para la propagación del prión en el tejido linfoide en animales infectados por vía intraperitoneal (Klein et al., 1997), mientras que en los animales infectados por vía oral la presencia de linfocitos B en el tejido linfoide asociado al tracto gastrointestinal no parece ser necesaria (Prinz et al., 2003 a). Estos datos indican que el papel desempeñado por los distintos tipos celulares del SLR en la patogenia de las EET en estos modelos experimentales, y posiblemente también en la forma natural de la enfermedad, depende de la cepa del agente causal y de otros factores como la dosis del inóculo, la vía de inoculación y la estirpe del ratón utilizado (Mabbott y Bruce, 2001). Algunos estudios sugieren que las células M son las responsables del transporte de la PrPsc desde la luz intestinal hasta las placas de Peyer (Beekes y McBride, 2000; Heppner et al., 2001; Prinz et al., 2003 a). Se han propuesto los macrófagos y las células dendríticas como células responsables del transporte desde las células M hasta los centros germinales de los folículos, así como de la propagación de la infección por el SLR y hasta las terminaciones nerviosas (Jeffrey et al., 2000 a; Aguzzi, 2001; Aucouturier et al., 2001; van Keulen et al., 2002; Prinz et al., 2002). En el scrapie ovino la implicación del SLR depende en gran medida del genotipo del hospedador. No se han observado depósitos de PrPsc en el tejido linfoide de animales con genotipos ARR/ARR, VRQ/ARR, ARQ/ARR considerados resistentes o semirresistentes (van Keulen et al., 1996; Andréoletti et al., 2000; Jeffrey et al., 2001 a; Heggebo et al., 2002), lo que sugiere que los ovinos portadores del haplotipo ARR no acumulan PrPsc en el SLR (Andréoletti et al., 2000; Jeffrey et al., 2002). Aunque no todos los animales con genotipos susceptibles presentan depósitos de PrPsc en el SLR (Jeffrey et al., 2002), el genotipo se relaciona con la dinámica y tasa de acumulación de la PrPsc en dicho sistema y en el nervioso entérico (SNE), siendo mayor en los genotipos más sensibles (van Keulen et al., 1999; Jeffrey et al., 2001 a; Heggebo et al., 2003 a; b). Los ovinos infectados de forma experimental con el agente de la EEB también muestran una amplia distribución de la PrPsc en el SLR de los animales con genotipos sensibles, aunque también se han observado animales en los que la neuroinvasión se produce en ausencia de PrPsc en el SLR (Jeffrey et al., 2001 c). En el caso de la EBB, no se han detectado hasta la fecha depósitos de PrPsc en el SLR en animales infectados de forma natural. Sin embargo, ensayos experimentales muestran acúmulos de PrPsc únicamente en un número reducido de folículos linfoides de la placa de Peyer del ileon distal a partir de 6 meses de la infección por vía oral, que se correlaciona con los estudios de infectividad realizados mediante bioensayos. La inmunotinción se detectó principalmente en células con características morfológicas de los macrófagos y, en menor medida y posteriormente, en células con el patrón de las CDF (Wells et al., 1998; Terry et al., 2003). Sistema Nervioso Periférico La acumulación del agente causal en el SLR parece que facilita la neuroinvasión, especialmente cuando la dosis del agente es baja, pero la difusión del prión al SNC puede producirse directamente por el SNP a través de las terminaciones nerviosas (Lasmézas et al., 1996 a; Race et al., 2000; Glatzel y Aguzzi, 2001). El SNE parece ser el punto de entrada del agente causal del scrapie en el sistema nervioso (van Keulen et al., 1999). Se han detectado depósitos de PrPsc en el SNE en las primeras fases de la infección, pero posterior a su acumulación en el SLR. Inicialmente se pueden observar depósitos al nivel del íleon y se van distribuyendo progresivamente a lo largo de todo el SNE, por el plexo mientérico y submucoso, presentando un patrón de diseminación similar al del SLR (van Keulen et al., 1999; Andréoletti et al., 2000; Jeffrey et al., 2001 a; Heggebo et al., 2003 b). También se han detectado depósitos de PrPsc en neuronas del complejo ganglionar celiaco mesentérico y en los ganglios de las raíces dorsales de la médula espinal (Jeffrey et al., 2001 a; van Keulen et al., 2002). En el caso de la EBB, se han observado ocasionalmente acúmulos de PrPsc en el plexo mientérico del ileon distal en animales infectados de forma natural y experimental, en este último caso a partir de los 40 meses tras la infección (Wells et al., 1998; Terry et al., 2003). El mecanismo de transferencia del agente causal desde el sistema linforreticular al nervioso no se conoce con precisión, pero diversos estudios sugieren que se produce desde las CDF hasta las fibras nerviosas que inervan los folículos linfoides (Bencsik et al., 2001 a; b; Heggebo et al., 2003 b). Se ha observado que la relación topográfica entre las CDF y las terminaciones nerviosas determinan la velocidad de neuroinvasión, siendo mayor cuanto menor es la distancia (Prinz et al., 2003 b). El agente puede difundirse pasivamente desde CDF degeneradas que lo liberan hasta las terminaciones nerviosas o pueden transportarlo células móviles, como los macrófagos o las células dendríticas (Andréoletti et al., 2000; Aguzzi, 2001; Prinz et al., 2003 b). Los primeros lugares del SNC donde se acumula la PrPsc tanto en casos naturales del scrapie y la EEB, como en diversos modelos experimentales, son el núcleo dorsal del nervio vago en la médula oblongada y la columna intermedio lateral en la médula espinal torácica (Baldauf et al., 1997; Wells et al., 1998; Begara-McMcGorum et al., 2000; Jeffrey et al., 2001 a). Así, se han propuesto dos rutas principales de neuroinvasión desde el SNE hasta el SNC (Kimberlin y Walker, 1980; Baldauf et al., 1997; Beekes et al., 1998; Race et al., 2000; van Keulen et al., 2002):
Una vez alcanzado el SNC, el agente se disemina de forma ascendente y descendente por el mismo (Kimberlin y Walker, 1980). Otras Rutas de Neuroinvasión Aunque no se ha llegado a demostrar la diseminación hematógena del agente, ésta no se puede descartar (Aguzzi, 2001; van Keulen et al., 2002), especialmente tras la reciente demostración de que el agente causal de la EEB y del scrapie se pueden transmitir entre los ovinos mediante transfusión sanguínea (Hunter et al., 2002). Sistema Nervioso Central Los mecanismos patogénicos que dan lugar a la neurodegeneración característica de las EET (espongiosis, gliosis y muerte neuronal) todavía se desconocen (Aguzzi y Polymenidou, 2004). Se ha observado una correlación topográfica y temporal entre la acumulación de la PrPsc en el tejido nervioso y el desarrollo de las lesiones, lo que sugiere que la presencia de la PrPsc es la causa de la neurodegeneración (DeArmond et al., 1993; Lasmézas et al., 1996 b; Ye et al., 1998; Giese et al., 1998; Bouzamondo et al., 2000). Asimismo, tanto la PrPsc como péptidos formados por secuencias específicas de la misma resultan tóxicos en cultivos de neuronas (Forloni et al., 1993; Giese et al., 1998; Salmona et al., 1999; Brown, 2000; Pillot et al., 2000). Se ha propuesto que la neurotoxicidad puede deberse a fallos o sobrecarga en los mecanismos celulares de degradación de las proteínas, dando lugar a la acumulación con efectos tóxicos de la proteína en el citoplasma (Ma et al., 2002; Dimcheff et al., 2003; Hegde y Rane, 2003) o a la acumulación de una molécula tóxica intermedia que denominan PrPl (letal) generada durante la conversión de PrPc en PrPsc (Hill y Collinge, 2003). Se han realizado diversos trabajos in vitro para estudiar los mecanismos de neurotoxicidad de la PrPsc utilizando un péptido de 21 aminoácidos correspondientes a los codones 106-126 de la PrP humana (PrP106-109). La PrPsc y el PrP106-109 presentan características comunes (conformación, resistencia a PK y agregación en fibrillas) e inducen apoptosis en cultivos de neuronas (Forloni et al., 1993; Brown, 1999; Hetz et al., 2003). Este péptido estimula la activación y proliferación de las células de la microglía (Silei et al., 1999) y de los astrocitos, cuya activación también se puede inducir indirectamente por citoquinas producidas por la microglía (Hope, 2000). Algunos autores asocian la enfermedad a la progresiva producción de citoquinas por las células de la glía activadas (Williams et al., 1997; Titeux et al., 2002). En estudios in vivo se ha observado que tanto la activación de los astrocitos como de la microglía presenta un patrón similar al curso y localización de los depósitos de PrPsc (Ye et al., 1998; Giese et al., 1998). Otros trabajos muestran que la presencia de la microglía es necesaria para la toxicidad de la PrPsc in vitro y su activación precede a la muerte neuronal (Giese et al., 1998). Asimismo, la expresión de la PrPc en las neuronas (Brander et al., 1996; Giese et al., 1998) o en los astrocitos (Brown, 1999) es necesaria para la neurotoxicidad de la PrPsc o del péptido PrP106-109. La degeneración y pérdida neuronal y la proliferación de los astrocitos se producen al final del periodo de incubación de la enfermedad (Brown, 1999; Jeffrey et al., 2000 b; Bouzamondo et al. 2000; Ye et al. 2001 a; b). Los resultados de un estudio de la evolución de las lesiones realizado en un modelo experimental sugieren que la causa de la neurodegeneración es la liberación de PrPsc por las neuronas, que altera la función sináptica produciendo una degeneración de las terminaciones presinápticas y posteriormente la muerte neuronal (Jeffrey et al., 2000 b). Otros trabajos detectan una disminución en distintas proteínas de las vesículas sinápticas y de la membrana presináptica en individuos afectados por una EET, lo que indica una alteración en el transporte y la transmisión sináptica (Ferrer et al., 2000; Sisó et al., 2002). Asimismo, se ha observado un gran número de axones degenerados al final del periodo de incubación de la enfermedad (Ye et al. 2001 a; b). Los patrones específicos de acumulación de la PrPsc en el SNC observados en algunas cepas de priones sugieren que las distintas subpoblaciones de neuronas presentan una susceptibilidad diferente a la infección, dependiendo en gran medida de la cepa (DeArmond et al., 1993). Se han realizado diversos estudios para tratar de demostrar una vulnerabilidad neuronal selectiva en las enfermedades priónicas; mientras que algunos autores (Guentchev et al., 1999) observan que las neuronas GABAérgicas corticales son particularmente sensibles en diversas EET humanas y en el scrapie experimental, las experiencias realizas por otros (Bouzamondo et al., 2000) determinan que las neuronas no GABAérgicas son más vulnerables. Por otro lado, los trabajos realizados por DeArmond et al. (2003) demuestran una pérdida o degeneración de los botones presinápticos previa a la degeneración del cuerpo tanto de neuronas GABAérgicas como no GABAérgicas, lo que contradice la supuesta vulnerabilidad selectiva de este sistema inhibitorio. Por otro lado, la relación entre la PrPsc y las EET no está totalmente demostrada, ya que algunos modelos experimentales infectados con el agente causal de la EEB han desarrollado la enfermedad en ausencia de PrPsc detectable (Lasmézas et al., 1997). Asimismo, en algunas EET hereditarias no se acumula la PrPsc, sino una forma intermedia de la proteína que puede ser neurotóxica, denominada Ctm-PrP, la cual presenta el extremo carboxilo terminal (Ctm) en el lumen y el amino terminal en el citosol (Hegde et al., 1999; Hope, 2000). Algunos autores sugieren que los estudios realizados in vitro y en modelos experimentales no pueden generalizarse completamente al conjunto de EET, ya que, por ejemplo, se ha observado que la participación de las células de la glía varía en función del modelo animal y la cepa del agente causal (Baker et al., 1999). Asimismo, aunque en estudios in vitro se ha observado que la PrPsc induce apoptosis (Hetz et al., 2003), trabajos realizados en bovinos afectados de forma natural por la EEB y en ratones infectados con el agente del scrapie establecen que la apoptosis no es el mecanismo principal de la muerte neuronal en las EET (Theil et al. 1999; Sisó, 2002). Otros autores proponen que el proceso de neurodegeneración es consecuencia de la inhibición de las funciones de la PrPc, no de la toxicidad de la PrPsc (Herms et al., 1999; Wong et al., 2000). Sin embargo, dado que los ratones PrP0/0 no presentan ninguna alteración característica, incluso cuando la eliminación del gen se induce tras el nacimiento (Mallucci et al., 2002), esta hipótesis parece poco probable (Aguzzi y Polymenidou, 2004). Transmisión del Scrapie y de la EEB La transmisión horizontal del scrapie por vía oral se ha propuesto como la forma principal de diseminación de la enfermedad, aunque también se han demostrado otras vías como la iatrogénica, por vacunas infectadas, por escarificación o por vía conjuntival, estas dos últimas vías demostradas sólo experimentalmente (Caramelli et al., 2001; Detwiler y Baylis, 2003). La detección de infectividad en la placenta, incluso en fases preclínicas de la enfermedad (Race et al., 1998), demostró la importancia de este tejido en la transmisión de la enfermedad. La acumulación de la PrPsc en la placenta parece estar controlada por el genotipo del gen PRNP del feto, no detectándose en ovejas con fetos que presentan el haplotipo ARR (Tuo et al., 2002; Andréoletti et al., 2002 b). Diversos autores proponen que la transmisión se produce de una oveja infectada a su descendencia y a otros animales durante el periodo del parto, principalmente por ingestión de la placenta o de forma indirecta por la contaminación del medio por dicho tejido; la transmisión a través del semen, la transferencia de embriones o intrauterina no se ha demostrado (Hoinville, 1996; Schreuder et al., 1997; Andréoletti et al., 2002 b; Detwiler y Baylis, 2003). En el caso del ovino, el genotipo del animal influye en la susceptibilidad o resistencia a la infección por el agente causal del scrapie, por lo que constituye un factor de riesgo en su transmisión. Sin embargo, no todos los animales genéticamente susceptibles se infectan de forma natural o experimental (Hunter et al., 1997; O´Rourke et al., 1997), por lo que otros factores como la cepa, la dosis, la edad en el momento de la exposición al agente causal o la duración de la misma pueden afectar a la transmisión de la enfermedad (Hoinville, 1996; Hunter, 1997; O´Rourke et al., 1997). En el caso de la EEB, se ha demostrado que la transmisión se produce por el consumo de harinas de carne y hueso (HCH) contaminadas con el agente causal (Wilesmith et al., 1988; 1991; 1992 c), sin que se haya observado por contacto directo entre animales ni indirectamente por el medio (Wilesmith et al., 1992 b; Hoinville et al., 1995). Tampoco existen evidencias de que el semen o embriones procedentes de animales afectados por la EEB transmitan la enfermedad a los receptores o a la descendencia (Wilesmith et al., 1997; Wrathall et al., 2002). La transmisión materna no se ha demostrado claramente; aunque algunos estudios epidemiológicos establecen que no se produce (Hoinville et al., 1995), otros indican que la descendencia de vacas infectadas presenta un mayor riesgo de padecer la enfermedad, especialmente si el parto se produce al final del periodo de incubación (Wilesmith et al., 1997). Otros factores de riesgo de transmisión de la EEB son las características productivas del rebaño, habiéndose demostrado una incidencia considerablemente mayor en los animales de producción lechera, y el mayor tamaño del rebaño, asociados ambos factores a una mayor probabilidad de consumir piensos contaminados (Wilesmith et al., 2000). La Epidemia de la EEB en Reino Unido Aunque la EEB se describió por primera vez en 1987 (Wells et al., 1987), investigaciones posteriores demostraron que los primeros casos de la enfermedad se produjeron a principios del año 1985. Como se ha indicado, los estudios epidemiológicos realizados al principio de la epidemia demostraron que las HCH, incorporadas a la alimentación del ganado bovino como una fuente de proteína, eran el principal vehículo de transmisión de la enfermedad (Wilesmith et al., 1988). Los estudios clínicos y patológicos relacionaron la EEB con el agente causal de otras EET como el scrapie (Wells et al., 1987; Hope et al., 1988), estableciéndose la hipótesis de que la EEB se produjo por la exposición del ganado bovino a un agente similar al scrapie presente en las HCH (Wilesmith et al., 1988; 1992 c); esta hipótesis motivó, en 1988, la prohibición de alimentar a los rumiantes con HCH procedentes de rumiantes. No obstante, el origen de la EEB continúa siendo un tema de discusión (Horn et al., 2001). Actualmente las hipótesis más aceptadas sobre el origen de la EEB son las que postulan que procede de una cepa común de scrapie presente en diferentes razas ovinas (Wilesmith et al., 1991) o de un nuevo agente originado posiblemente por una mutación del gen PRNP bovino u ovino (Phillips et al., 2000). El cambio en los sistemas de transformación de los despojos procedentes de mataderos llevados a cabo a principios de los años 80, junto a la disminución del uso de disolventes orgánicos para maximizar la extracción de grasas, provocó un incremento del grado de infectividad en los tejidos utilizados para la producción de HCH; la inclusión de proteína derivada de tejidos procedentes de bovinos con EEB en la producción de HCH dió lugar a un incremento continuo de la incidencia de la enfermedad (Wilesmith et al., 1991). El pico de la epidemia en Reino Unido se produjo a finales del año 1992; a partir de 1993 el número de animales afectados ha ido decreciendo debido al descenso de nuevas infecciones como consecuencia de la prohibición en 1988 (Prince et al., 2003). Sin embargo, varios casos de EEB fueron detectados en animales nacidos tras la prohibición, posiblemente por la contaminación de los alimentos para el ganado bovino con ingredientes contaminados que se utilizaban en la alimentación de otras especies (Hoinville et al., 1995). Para evitar esta contaminación cruzada, en 1999 se prohibió el uso de HCH procedentes de cualquier mamífero para la alimentación animal. También se han detectado nuevos casos de EEB en animales nacidos tras la prohibición de 1999 y, aunque el origen de la infección todavía está investigándose, los datos preliminares sugieren que son debidos a la importación de alimentos contaminados (Wilesmith, 2002). Abreviaturas
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