15- LO QUE HEMOS COMPRENDIDO SOBRE LA ATAXIA DE FRIEDREICH Y CÓMO DESARROLLAREMOS UNA CURA. Por el Dr. Massimo Pandolfo. Copiado del boletín (verano 2001) de la National Ataxia Foundation (NAF). Traducción de Cristina Eiroá.

El Dr. Pandolfo recibió su doctorado en medicina en la Universidad de Milán, Italia, en 1980 y su postdoctorado en genética molecular en la Universidad Irvine de California. Desde 1988 hasta 1993 trabajó en la Sección de Bioquímica y Genética del Sistema Nervioso en el Instituto Nacional de Neurología en Milán. Desde 1994 hasta 1996 trabajó como profesor adjunto de Neurología en el Baylor College de Medicina en Houston (Texas). Desde 1996, ha trabajado como profesor adjunto en el departamento de Neurología y Neurocirugía de la Universidad McGill en Montreal, (Canadá). También trabaja como investigador y profesor adjunto del departamento de Medicina. El Dr. Pandolfo, en colaboración con otros investigadores, descubrió el gen de la Ataxia de Friedreich en 1996. También es miembro del Consejo Consultivo de Investigación de la National Ataxia Foundation.

Resumiré algunos de los recientes progresos en nuestra comprensión de la Ataxia de Friedreich. También trataré de explicar hacia donde vamos, en mi opinión, en cuanto a una mayor compresión de la enfermedad y modos de tratarla.

Quisiera empezar con un resumen sobre lo que sabemos acerca de la genética molecular y los mecanismos patológicos involucrados en la enfermedad, como antecedente para cualquier razonamiento que hagamos sobre unas bases racionales para un tratamiento. Primero, la Ataxia de Friedreich es diferente de otras enfermedades en el sentido de que se hereda de un modo diferente. Muchas de las ataxias hereditarias, tienen una herencia autosómica dominante que se hereda en una familia a través de generaciones, así pues, si hay un hijo con ataxia, uno de los padres tiene que tenerla. En Ataxia de Friedreich, la enfermedad se encuentra sólo en el hijo, mientras los padres son normales. Esto es así porque el hijo porta dos copias anómalas del gen de FA: para desarrollar una enfermedad recesiva son necesarias ambas copias anómalas del gen. Es necesario heredar una de cada padre, los padres deben portar la mutación específica que lleva a esta enfermedad. En la mayoría de las enfermedades recesivas, como la Ataxia de Friedreich, la causa de la enfermedad es la deficiencia de algo, un gen que no trabaja a niveles normales o no produce una cantidad suficiente de determinada proteína.

Los genes codifican las proteínas. Lo que sucede en la Ataxia de Friedreich se debe a una mutación en el gen afectado que codifica una proteína llamada frataxina. La mutación más frecuente es algo que no afecta a la secuencia de codificación de la proteína, pero evita su síntesis en cantidades normales. El aumento de la repetición de la secuencia del trinucleótido se localiza en el primer intron del gen. La mayoría de genes del genoma humano se dispersan sobre cierta longitud del ADN y cada parte del gen forma parte de la plantilla para la síntesis de la proteína (exon). Se separan mediante largas extensiones de ADN que no codifican la proteína (intron). En el primer intron hay una repetición GAA que normalmente se repite unas 40 veces. Sin embargo, en pacientes de Ataxia de Friedreich se repite cientos de veces y en ocasiones más de 1.000. La consecuencia de esta enorme repetición de ADN localizada dentro del gen, si bien no afecta a la síntesis de formación de la proteína, es una disminución de la proteína que puede producir ese gen.

La enfermedad es recesiva porque es necesario tener dos copias anómalas del gen de FA. Si tenemos esta repetición en una copia del gen, la copia buena produce suficiente frataxina. Si tenemos este problema en las dos copias del gen, ambas producirán una pequeña cantidad de frataxina: la cantidad total será mucho menor que encontrada en una persona sana.

Sabemos que la razón por la cual el gen que contiene la expansión produce solamente una pequeña cantidad de ADN es porque la secuencia ha adoptado una estructura inusual de ADN que llamamos triplete de ADN. Normalmente el ADN se asemeja a una doble hélice, y no a esta compleja estructura plegada en la cual tres hebras de ADN forman un triplete. Esto es un obstáculo para la expresión del gen porque el ADN no puede copiarse eficientemente en el ARN cuando esta estructura está presente. Ésta es probablemente la razón por la cual la cantidad de frataxina no es suficiente. Esto abre una posibilidad de tratamiento, ya que, considerando el hecho de que la secuencia de frataxina es perfectamente normal en la gran mayoría de pacientes, podríamos pensar en un acercamiento que pudiera desestabilizar este tipo de estructura de ADN y permitir que la síntesis de ARN se produzca normalmente. La investigación en este sentido acaba de empezar en tubos de ensayo y, realmente, no sabemos si tendrá éxito.

¿Cuál es la función de la frataxina? Ésta es la mayor diferencia entre la Ataxia de Friedreich y las SCAs, porque las SCAs están probablemente causadas por un nuevo funcionamiento irregular de la proteína codificada por el gen. En Ataxia de Friedreich, la enfermedad es causada por una falta en la función normal, porque tenemos poca frataxina. Es fundamental comprender, tan en detalle como sea posible, qué es lo que esta proteína hace exactamente para poder identificar los modos de intervenir en el proceso de la enfermedad.

El primer paso en la comprensión de su funcionamiento es encontrar dónde se localiza la frataxina dentro de las células. Todos los experimentos muestran que se localiza en estructuras específicas, llamadas mitocondrias, que se encuentran en cada célula del cuerpo. La función principal de las mitocondrias es servir como centros de energía a la célula. Es el compartimento celular en el que el oxígeno se utiliza para la combustión de las moléculas llamadas lípidos, carbohidratos y otros alimentos que consumimos. Esto genera la energía usada por la célula para llevar a cabo sus funciones.

La frataxina está presente en todos los seres vivientes. En todas las especies que poseen frataxina y mitocondrias, la frataxina se localiza dentro de la mitocondria. La levadura del pan es un sistema simple que puede usarse para comprender la función del gen, porque es fácil alterar un gen en la levadura y ver las consecuencias. Cuando se hizo esto en el laboratorio del doctor Kaplan en Salt Lake City se encontraron dos cosas. Primero, que la mitocondria, después de pocos días, no funcionaba en las células de levadura. No pudieron por más tiempo seguir haciendo su trabajo de usar el oxígeno y producir energía, y fueron clausuradas. La célula de la levadura puede sobrevivir en estas condiciones, mientras la célula humana no puede. Adicionalmente, se pudo ver que la mitocondria de la célula de la levadura cuyo gen de la frataxina se había suprimido, se llena de hierro y hay varias irregularidades en el metabolismo férrico celular. Las células de levadura normales toman hierro de su entorno a través de un sistema presente en sus membranas y transportan el hierro desde fuera hacia dentro de la célula. El hierro es entonces transportado al interior de la mitocondria. La mitocondria es el principal compartimento que usa hierro en la célula. En la mitocondria, al fin, las dos categorías de componentes que contienen hierro son sintetizadas, así pues la mitocondria no sólo crea energía, puede hacer otras cosas. La primera es los componentes del grupo hemo, presentes en la molécula de hemoglobina que transporta oxígeno por el cuerpo. Los componentes del grupo hemo están presentes en numerosas proteínas en cada célula del cuerpo, no sólo en las células rojas de la sangre. Se crea en las mitocondrias y requiere hierro. Otra categoría de proteínas que requiere hierro son las proteínas hierro-azufre importantes para cierto número de funciones celulares.

El hierro penetra en la mitocondria cuando se utiliza para estos propósitos. Probablemente, lo que no es utilizado, se saque de la mitocondria a través de un sistema de transporte. Parece que si no se tiene suficiente frataxina, el hierro que penetra en la mitocondria es utilizado, en parte, para sus usos normales, aunque en forma menos eficiente de lo normal. Así pues, no puede ser sacado fuera de la mitocondria, permanece atrapado y se va acumulando, mientras el resto de la célula siente como si hubiera poco hierro, porque la cantidad de hierro se regula fuera de la mitocondria. Si el hierro entra en la mitocondria, permanece allí, pero realmente, fuera de la mitocondria habría poco hierro. La célula es como si pasara hambre de hierro y seguirá tomando hierro de su entorno, entrando en un círculo vicioso. La consecuencia es mala para la célula, porque la mitocondria es muy delicada.

El hierro entra en la mitocondria y necesita estar allí para ser utilizado, pero también necesita ser protegido del oxígeno y de los radicales libres. El oxígeno puede reaccionar con algunos componentes de la mitocondria y convertirse en oxígeno reactivo que puede reaccionar con el hierro si éste está presente en exceso y no está protegido contra este efecto. Esto llevará a la producción de grandes cantidades de radicales libres tóxicos, incluido el radical hidroxilo que puede dañar toda la mitocondria.

El hierro juega un doble papel en nuestro cuerpo. Por un lado es esencial, y no podríamos sobrevivir sin él, pero bajo ciertas circunstancias, las cantidades excesivas de hierro en determinadas partes de la célula se comportan como tóxicos. El hierro necesita ser regulado como un conjunto dentro del organismo, y en el interior de cada célula. Cuando nos fijamos en Ataxia de Friedreich, está claro que algo no funciona con el hierro mitocondrial. Hay demasiado en el corazón de los pacientes de Ataxia de Friedreich. Estos depósitos no se encuentran en otras enfermedades del corazón. Son específicos de la FA. Este es un conocimiento que podemos transferir a los humanos de lo estudiado en la levadura. En los humanos se ve que algo no funciona en el metabolismo férrico. No quisiera que se pensara que esta enfermedad se reduce a una sobrecarga de hierro y que si conseguimos deshacernos de ella, los pacientes se curarían. Éste no es el caso. Es una situación compleja y delicada. Si nos fijamos en el corazón, hay una sobrecarga férrica, pero si nos fijamos en el cerebro y en el sistema nervioso, no hay una sobrecarga relevante de hierro. Tal vez haya algún daño en las neuronas sensoriales, el principal tipo de células dañadas en esta enfermedad, y esto puede ser síntoma de un daño producido por la oxidación, pero no hay evidencia de una acumulación grande de hierro. Incluso en ciertas partes del sistema nervioso central seriamente afectadas por la enfermedad, como la parte del cerebelo llamada núcleo dentado, que normalmente contiene hierro, pero en los pacientes de Ataxia de Friedreich, a causa de la pérdida celular, se puede ver menor presencia de hierro que en un cerebelo normal. Si regresamos al modelo de la levadura, lo que probablemente sucede es que hay demasiado hierro en las mitocondrias y muy poco fuera de ellas en el resto de la célula. En conjunto, en FA no tenemos demasiado hierro en la mayoría de los tejidos, incluso podemos tener menos hierro de normal. El problema es que el hierro está en el lugar incorrecto. Hay que tener esto en cuenta. No se debe privar de hierro a un enfermo de Ataxia de Friedreich. No funcionaría. Deberíamos ser capaces de quitar el hierro de la mitocondria sin privar al conjunto del cuerpo de él. Esto tendría un efecto negativo y no resolvería el problema primario.

Ha sido propuesto que la frataxina es una proteína para fijar el hierro y su papel en la mitocondria podría ser proteger de la acción de los radicales de oxígeno al hierro, que está en su interior y que no es inmediatamente utilizado, para permitir una mejor utilización del hierro, y para transportar la parte de hierro sobrante fuera de la mitocondria.

Los importante efectos del exceso de hierro y del daño producido por la oxidación no son las únicas cuestiones en que hay que fijarse. Los radicales libres son también importantes, de diferentes modos, dentro de la célula. Se generan pequeñas cantidades de radicales libres y son usados en distintas vías que regulan la función celular y una red de señalización dentro de la célula. El exceso de radicales libres que se generan en FA, además de otros efectos, altera la señalización en estas vías, es ésta una forma indirecta de su toxicidad. Se puede ver claramente que una célula deficiente en frataxina genera más del doble de radicales libres que las células con un nivel normal de frataxina.

Estamos desarrollando un modelo animal basado en la inserción de una expansión repetida en los genes de un ratón, del mismo modo que lo encontramos en la enfermedad humana. Si podemos realizar esto, obtendremos una deficiencia parcial de frataxina muy extendida igual a la que observamos en los pacientes. Esto tendría un gran potencial: no sería exactamente lo que sucede en la enfermedad en humanos, pero nos permitiría investigar ciertos mecanismos de la enfermedad.

TERAPIA RACIONAL: Sabemos que hay un problema con el hierro y con los radicales libres y tenemos cierta idea de cómo podemos tratar la enfermedad, pero pasarán años antes de que se llegue a una conclusión. Podemos utilizar antioxidantes y se está experimentando con la idebenona. La idebenona es similar a la coenzima Q-10 y es un componente natural de la mitocondria que interviene en la función respiratoria y también tiene ciertas propiedades antioxidantes. La idebenona protegerá la función respiratoria de la toxicidad del hierro. Un equipo en Francia ha mostrado una marcada reducción de la atrofia en el corazón de pacientes de FA que han sido tratados con idebenona. Esto es muy alentador y cierto número de equipos han planeado pruebas y se sabe sobre diferentes fases sobre esto en Estados Unidos. En Canadá hemos estado probando este fármaco durante un año en 11 niños y 13 adultos. Los datos de los análisis aún están en proceso para los adultos, pero puedo anticipar que en adultos no veremos una mejoría importante. Los niños tomaron idebenona en dosis de 5 mg, por kilo y día. Este es un simple estudio piloto con una dosis fija, calificación abierta y sin placebo, únicamente para tener una idea de cómo es tolerada la idebenona y si puede detectarse mayor efecto del fármaco pasado un año.

Los pacientes fueron evaluados durante un año y vigilamos la actividad de la enfermedad y chequeamos la toxicidad del fármaco. No hubo evidencia de toxicidad para este fármaco, en ninguno de los pacientes, en la dosis citada durante un año. Examinamos el corazón con EKG (electrocardiograma) en intervalos de tres meses y realizamos una evaluación clínica estandarizada que incluía una terapia neurológica, física y ocupacional usando escalas de ataxia y discapacidad. No se han observado muchos cambios en los pacientes. Después de un año, tres de los niños habían empeorado claramente y ocho permanecieron más o menos igual. ¿Es esto significativo? No lo sé.

El estudio no fue planteado para detectar los pequeños efectos como la estabilización en parte de los pacientes. Únicamente detectaría mayores efectos. Si hay un efecto a nivel neurológico es demasiado pequeño como para ser detectado en este estudio, y así se muestra la necesidad de estudios más amplios y controlados que permitirían una mayor sensibilidad para detectar los efectos del fármaco. Lo que podemos confirmar es que en estos niños, cuyos corazones son más grandes de lo normal, hay una tendencia a que se reduzca el tamaño del corazón, al menos en 5 de los 6 casos. Sólo uno se encontró algo peor después de un año. Esta diferencia es estadísticamente significativa. Nuestros resultados confirman que la idebenona parece ser efectiva para reducir la hipertrofia del corazón en pacientes con Ataxia de Friedreich, y probablemente esto sugiere, si se confirma más adelante, una indicación para el uso de este fármaco.

Al realizar las mediciones, también hemos encontrado una sustancia en la sangre derivada del daño oxidativo de lípidos en el sistema nervioso central, rico en lípidos: el nivel es significativamente más alto en pacientes de Ataxia de Friedreich comparando los controles. Desafortunadamente, esto no cambió después de un año de tratamiento. Esto no es una sorpresa, ya que esta forma en particular de proteger a los lípidos de la oxidación no se considera una función propia de la idebenona. Lo que sugiere que si esto está relacionado con el daño neurológico, considerando el hecho de que el sistema nervioso central es altamente rico en lípidos, podemos pensar en fármacos adicionales que prevengan de forma específica la oxidación de los lípidos y puedan ser añadidos a la idebenona en futuros tratamientos. Es algo sobre lo que estamos pensando, pero aún no ha aparecido ese fármaco. El de los antioxidantes es un campo complejo, pero se están probando algunos fármacos para el Parkinson que pudieran tener esta propiedad antioxidante para los lípidos: investigaríamos el posible uso de estos fármacos junto con la idebenona.