La búsqueda de patrones de expresión de genes específicos de la enfermedad del glaucoma en la sangre es de gran valor para una mejor comprensión de los mecanismos patogénicos moleculares y la creación concomitante de métodos predictivos no invasivos en el diagnóstico de glaucoma.
DIANAS MOLECULARES PARA ELABORAR EL PERFIL DEL PACIENTE
• Respuesta al estrés, apoptosis y reparación del DNA: ha sido bien documentado en la patología del glaucoma, un incremento del estrés oxidativo y se han encontrado varias proteínas modificadas por el estrés oxidativo en lisados de proteínas retinales aisladas de ojos con hipertensión ocular de modelos animales de glaucoma. Consecuentemente, se pueden esperar patrones de expresión génica alterados, particularmente para factores de respuesta al estrés. Así, la alteración de la expresión de las proteínas 1 de choque térmico 27 kDa fue estable en retinas de ojos hipertensos de ratas. La tecnología de “identificación de genes” mediante “hibridación sustractiva” seguida por la cuantificación de las transcriptores diana realizado en leucocitos circulantes (LC) de los pacientes con glaucoma revelaron una sobreregulación tanto del factor p53 de pro-apoptóticos como de la enzima proteolítica proteasoma 20S subunidad XAPC7, cuya actividad se incrementa por lo general durante la reperfusión. De acuerdo con esto, un inhibidor de apoptosis survivin y de reparación del ADN de genes de xeroderma pigmentosa C se han encontrado subregulados en LC de los pacientes con glaucoma. Por otra parte, las imágenes subcelulares ex vivo por análisis “prueba del Cometa” muestran un aumento significativo del daño del ADN en los leucocitos circulantes (no reparados) de pacientes con glaucoma normal y de alta tensión.
• Adhesión, ruptura de la barrera hematoencefálica y remodelación de tejidos: se han identificado en los LC de pacientes con glaucoma los perfiles de expresión de genes característicos para una función adherente activada: se han detectado por “hibridación sustractiva” transcripciones sobreexpresadas de linfocito IgE receptor (Fc-epsilon-RII/CD23), células T específicas de la tirosina quinasa, tromboxano-A2-receptor y fosfatasa-alcalina. La adherencia de los leucocitos circulantes podría contribuir notablemente a la ruptura de la barrera hematoencefálica observada en la patología del glaucoma. La sustracción de las transcripciones de las metaloproteinasas MMP-9 y MT1-MMP altamente aumentadas en LC de los pacientes con glaucoma es una prueba más de este vínculo funcional e indica vías involucradas en la extensa remodelación tisular observada en el glaucoma.
Un aumento significativo de las tasas de expresión de proteínas de formas latentes y activas de MMP-9 y MT1-MMP en LC se correlaciona bien con los mayores niveles de transcripción y con glaucoma.
Una vez activadas, ambas hidrolasas contribuyen necesariamente a la remodelación o incluso a la degeneración del tejido en el que son secretadas por LC. Esta regulación podría ser una consecuencia de la repetida isquemia/ repercusión leve postulada para los pacientes con glaucoma.
Sin embargo, debe aclararse más la cuestión de si existe o no una correlación entre una mayor actividad de las metaloproteinasas y la gravedad del glaucoma. Recientemente un comparativo de perfiles de transcripción de genes en la malla trabecular (MT) aislados de ojos glaucomatosos post mortem reveló una regulación significativa de varias moléculas de adhesión celular incluyendo plaquetas, células endoteliales, molécula de adhesión-1 y P-selectina.
Una mayor deposición de la agregación celular de la proteína Cochlin en la malla trabecular y canal de Schlemm del ojo glaucomatoso apoya el papel crucial de la adhesión celular en la patología del glaucoma y favorece las moléculas de adhesión celular como potenciales biomarcadores en la enfermedad.
• Regulación de la trascripción:
Fueron reportados por varios grupos de investigación, patrones de transcripción drásticamente alterados. Una razón para este cambio en la extensa regulación de la transcripción, no estaba claro hace mucho tiempo, hasta que una regulación significativa del regulador básico transcripcional AP-2ß se atribuyó a la patología del glaucoma: AP-2ß se ha identificado en LC utilizando la tecnología inteligente proteómica.
Las proteínas AP-2 juegan un papel decisivo, sobre todo en la morfogénesis del ojo. Mientras que la activación de AP-1 conduce a un aumento de la producción de la estromelisina (metaloproteinasa-3) en la malla trabecular in vitro, la expresión y la actividad de AP-2 controla la actividad de la gelatinasa B (MMP-9). En consenso, la MMP-9 se demostró que se aumentada significativamente en los leucocitos de los pacientes con glaucoma y desempeña un papel importante en la remodelación tisular como parte de la degeneración glaucomatosa.
Por lo tanto, la concertada sobre regulación de AP-2SS y MMP-9 en los leucocitos de los pacientes con glaucoma se ha propuesto como una parte importante de los mecanismos moleculares en la patología del glaucoma y un biomarcador fiable para propósitos diagnósticos.
RESISTENCIA MÚLTIPLES FÁRMACOS
Ha sido demostrada una amplia desregulación de los transportadores ABC en el glaucoma. Los transportadores ABC (del inglés ATP binding cassette transporter) por lo general se traslocan en una amplia variedad de compuestos lipófilos no relacionados estructuralmente, que son responsables del eflujo del fármaco y por lo tanto, de la resistencia a múltiples fármacos. Los ABC 1 han mostrado ser establemente sobreregulados en los LC de los pacientes con glaucoma. Joyce et al. demostraron que los ABC 1tienen un papel crucial en la protección contra la ateroesclerosis. Una actividad de ABC 1 se ha demostrado que tiene un efecto regulador sobre la función endotelial y en la estimulación de la bioactividad del óxido nítrico en las paredes arteriales. La sobreregulación de ABC 1 en LC de los pacientes con glaucoma podría indicar la implicación de este gen en la desregulación vascular crónica frecuente en la patología del glaucoma, y se ha sugerido como un marcador potencial para el diagnóstico precoz de glaucoma.
METABOLISMO ENERGÉTICO
La “identificación de genes” en los LC de los pacientes con glaucoma revelaron transcripciones infrareguladas del sistema enzimático NaC/KC-ATPasa. Además, se ha propuesto que el manejo anormal de sodio se asocia con hipertensión ocular y contribuye a una progresión del daño del nervio óptico en glaucoma de tensión normal y de tensión alta. NaCl KC-ATPasa es conocido por ser infraregulado en los linfocitos de los pacientes con infarto agudo de miocardio, y puede ser una de las razones de las arritmias ventriculares y espasmos de las arterias coronarias. Una disminución en la concentración de potasio intracelular y un aumento en la concentración de calcio intracelular pueden jugar un papel importante en el mecanismo patológico de los espasmos de las arterias coronarias. La inhibición de la NAC/KC-ATPasa es una de las consecuencias funcionales de daño oxidativo de la membrana causado por un aumento del estrés oxidativo, que se activa por ejemplo, bajo la isquemia/reperfusión. Esto afecta a los mecanismos termogénicos centrales, el sistema NaCl/ KC-ATPasa desempeña un papel clave en el equilibrio de energía celular y la termogénesis. Una disminución de la actividad de la NAC / KC-ATPasa desencadena vasoespasmo. Siendo un importante co-factor de ATPasas celulares, el magnesio puede revertir el vasoespasmo tardío y reducir el grado de las lesiones isquémicas agudas. La terapia con magnesio demuestra efectos beneficiosos en el síndrome vasospástico y glaucoma.
EFECTOS SECUNDARIOS DEL MEDICAMENTO
La evaluación de los biomarcadores del glaucoma bajo condiciones de tratamiento es un asunto en la investigación del glaucoma. En efecto, ¿se pueden usar los mismos marcadores que se usan para el glaucoma sin tratamiento también con medicamentos para el glaucoma? ¿Hay algún marcador fiable, que pueda predecir el resultado del tratamiento de glaucoma? Hay algunos estudios que demuestran claramente que los medicamentos para el glaucoma pueden definitivamente enmascarar alteraciones en los biomarcadores cruciales como los de la vía del óxido nítrico. Además, han sido reportados los efectos secundarios de los medicamentos anti-glaucoma en la conjuntiva: los estudios histológicos de los tejidos conjuntivales en los pacientes que se sometieron a un tratamiento del glaucoma a largo plazo demostraron una infiltración anormal de las células inflamatorias.
En consecuencia, se ha demostrado una expresión anormal de los marcadores inflamatorios en virtud de diversos tratamientos anti glaucomatosos.
Se ha avanzado mucho en el desarrollo de marcadores que puedan potencialmente predecir los resultados de la cirugía de glaucoma. En la investigación de Souchier et al., el éxito de la cirugía fue definido como la reducción de la PIO a -15 mmHg sin ningún medicamento para disminuir la PIO a los 6 meses.
RECOMENDACIONES DE EXPERTOS Y PERSPECTIVAS
La alta precisión de los mapas proteómicos de los fluidos corporales humanos abre una nueva perspectiva para el diagnóstico molecular temprano de desórdenes crónicos. Abundante evidencia científica de enfermedades proteómicas sugiere que la los patrones de expresión de genes de proteína específicas de la enfermedad en la sangre son indicativo de muchas, si no la mayoría, de desórdenes humanos y podría ser una poderosa herramienta para el diagnóstico molecular temprano del daño del glaucoma.
Un enfoque de diagnóstico molecular no invasivo, basado en la expresión de patrones génicos específicos de la enfermedad en leucocitos circulantes (LC) ha sido sugeridos para el glaucoma. La prueba prevé un perfil de expresión precisa de genes seleccionados en LC aisladas a partir de muestras de sangre fresca. Han propuesto que estos genes juegan un papel en la patología del glaucoma y pertenecen a las siguientes vías: apoptosis, respuesta al estrés, reparación del ADN, regulación de la trascripción, resistencia al medicamento, la remodelación de tejidos y la degeneración. Hoy una aplicación clínica de esta prueba está bajo estudio y la nanotecnología la cual debería dar una posible fácil y económica aplicación rutinaria de esa prueba está bajo desarrollo.
Posibles tipos de alteraciones moleculares que pueden ser consideradas para el diagnóstico preventivo del glaucoma y las correspondientes tecnologías de detección están resumidas en la tabla 1.
Tabla 1. Tipos de alteraciones moleculares específicas del glaucoma que se pueden usar potencialmente para desarrollar herramientas avanzadas para el diagnóstico predictivo en etapa temprana. a. Tipos de alteraciones moleculares reportadas para la patología del glaucoma. b. Datos que indican este tipo de alteración recogido en laboratorio, que, sin embargo, no se han publicado hasta ahora.
Consulte las referencias en
www.grupofranja.com
Foto tomada de: http://icrcat.com/wp-content/uploads/2013/09/Ulls-ICR-14.jpg
Olga Golubnitschaja y Kristina Yeghiazaryan, Universidad de Bonn, Alemania
Josef Flammer, Oftalmología, University Hospital Basel, Basilia, Suiza
Adaptado de: S. Mandel (ed.), Neurodegenerative Diseases: Integrative PPPM Approach as the Medicine of the Future, Advances in Predictive, Preventive and Personalised Medicine 2, DOI 10.1007/978-94-007-5866-7 9,
© Springer ScienceCBusiness Media Dordrecht 2013 O. Golubnitschaja et al.