75- ATAXIA DE FRIEDREICH, LA PARADOJA DEL ESTRÉS OXIDATIVO.

"El original en inglés de este informe médico, incluidos varios gráficos, es muy extenso y, sobre todo, altamente técnico. Nuestros conocimientos técnicos y de traducción son muy limitados. Por ello, para evitar cometer numerosos errores, hemos desistido de efectuar una traducción completa al español. Por consiguiente, a quienes deseen tener una información exhaustiva al respecto de este tema, les remitimos al original en inglés cuya dirección arriba se indica. Por nuestra parte, nos limitamos a traducir algunos párrafos menos técnicos, pero que, al menos, sirvan a pacientes de Ataxia de Friedreich y a familiares para tomar, en nuestro idioma, un somero conocimiento de cuanto se expresa en el original de este informe. Al final añadiremos la traducción al español de la opinión que, en fecha 11 de enero del 2005, vierte en Internaf-News el Dr. Martin Delatycki al respecto de las repercusiones que este informe pudiera tener en los proyectados ensayos con Mito Q y a los conocimientos existentes de los efectos en Ataxia de Friedreich de otros antioxidantes habitualmente utilizados en la lucha contra esta enfermedad" . (Los traductores: Cristina Fernández, y Miguel-A. Cibrián).

Autores del texto original: Hervé Seznec, Delphine Simon, Cécile Bouton, Laurence Reutenauer, Ariane Hertzog, Pawel Golik, Vincent Procaccio, Manisha Patel, Jean-Claude Drapier, Michel Koenig, y Hélène Puccio.

HMG Advance Acccess, editado el 22 de diciembre del 2004. Copyright © 2004 Oxford University Press.

La Ataxia de Friedreich (FRDA) es resultado de una deficiencia generalizada de la actividad mitocondrial y citosólica de las proteínas hierro-azufre, inicialmente atribuida a la excesiva carga férrica mitocondrial. Reciente, datos in vitro sugieren que la frataxina es necesaria para la incorporación férrica [Fe-S] en los clusters (ISC) y la biosíntesis del hemo. Además, varios informes sugieren que los continuos daños oxidativos son resultado de dificultades impuestas por el superóxido dismutasa (SODs) significando la participación en la deficiencia mitocondrial y finalmente muerte celular neuronal y cardiaca. Esto ha llevado al uso de antioxidantes como la idebenona para la terapia de la Ataxia de Friedreich. Para discernir el papel del estrés oxidativo en la patofisiología de la enfermedad, hemos probado que el efecto potencial de defensa de uso de antioxidantes aumenta un MnSOD mimético (MnTBAP) y sobrexpresión Cu,ZnSOD en el modelo murino FRDA de cardiomiopatía. Sorprendentemente, no fue observado ningún efecto positivo, haciendo pensar en que el aumento en la producción de superóxido no podría explicar por sí solo la patofisiología cardíaca de la Ataxia de Friedreich. Es más, hemos demostrado que la completa falta de frataxina no instiga estrés oxidativo en los tejidos neuronales ni altera la expresión de MnSOD e inducción en fases tempranas de la patología (neuronal y cardíaca) como previamente se sugirió. Hemos mostrado que la actividad citosólica de la aconitasa ISC de IRP-1 decrece progresivamente mientras su apo-ARN se incrementa a pesar de la ausencia de estrés oxidativo, sugiriendo que en un sistema mamífero, el conjunto de maquinaria mitocondrial ISC es esencial la biogenesis citosólica ISC. En conclusión, nuestros datos demuestran que en la Ataxia de Friedreich, la acumulación férrica mitocondrial no induce estrés oxidativo, y proponemos que, contrariamente a la asunción general, ésta es una enfermedad neurodegenerativa no asociada con el daño oxidativo.

Las especies de oxígeno reactivo (ROS) se generan durante el curso normal de metabolismo y son muy importantes para las funciones fisiológicas (para revisión (1, 2)). Sin embargo, un exceso de ROS puede atacar una variedad de enzimas y ser implicado en la peroxidación del lípidos y proteínas y oxidación del ADN, en consecuencia rompiendo funciones celulares e integridad. Una mayor fuente intracelular de ROS es la cadena mitocondrial de transporte de electrones, con un 1 % de flujo del electrón que lleva a la formación de superóxido, O2 ^- (3, 4). Bajo condiciones fisiológicas normales, el O2 ^- es muy reactivo y se convierte rápidamente dentro de la célula en peróxido de hidrógeno (H2O2) por dismutasas de superóxido, Cu,ZnSOD (cytosólico; SOD1) y MnSOD (mitocondrial; SOD2) (5, 6). Sin embargo, en presencia de metales de transición reducida como el hierro, el (H2O2) produce, vía reacción de Fenton, el radical hidróxilo muy reactivo y perjudicial, OH (7). Para limitar la disponibilidad de (H2O2) por la reacción de Fenton, existen en compartimientos celulares distintos enzimas detoxificantes como la peroxidasa de glutatión y la catalasa (8). Además, algunos antioxidantes celulares, como el alfa-tocoferol, el ácido ascórbico, y el glutatión, pueden reaccionar directamente con ROS. Un desequilibrio entre la formación de radicales libres y el mecanismo antioxidante de defensa lleva al estrés oxidativo. Así, está claro que el estrés oxidativo induce a resultados de daños por sobreproducción de oxidantes (o bien a través de una disfunción mitocondrial (endógeno), o de la exposición a substancias citotóxicas (exógeno)), y/o al trastorno de defensas antioxidantes endógenas.

El estrés oxidativo y las disfunciones mitocondriales se han relacionado con los desórdenes neurodegenerativos como la enfermedad de Alzheimer (9, 10), la enfermedad de Parkinson (11) , la esclerosis lateral amiotrófica (12) y la Ataxia de Friedreich (13-15) . La ataxia de Friedreich (FRDA) es la forma más corriente de ataxia autosómica recesiva y se caracteriza por la degeneración de las grandes neuronas sensoriales que se extienden en el cordón espinal, cardiomiopatía y un aumento en la incidencia de diabetes (16). La enfermedad está causada por niveles muy reducidos de la proteína frataxina debido a una gran expansión de repetición del triplete GAA dentro del primer intron del gen de la frataxina (17), causando inhibición del alargamiento transcripcional. Aunque se han hecho progresos sustanciales desde el descubrimiento del gen que codifica la frataxina, la función exacta de la frataxina y de los mecanismos por los que su déficit conduce a defectos en los clusters Fe/S (ISC) en el ensamblaje y actividad de la proteína (15, 18), a los depósitos de hierro mitocondriales (19-22), y a las alteraciones en la defensa contra el estrés oxidativo (23-25), todavía son controvertidos. Datos recientes indican un papel de la frataxina como un acompañante férrico estrechamente involucrado en el ensamblaje y protección de ISC y en la biosíntesis del grupo hemo (13, 26-32).

Una hipótesis durante mucho tiempo sostenida es que la Ataxia de Friedreich es debida a una tensión oxidativa mediada por el hierro. Los estudios mostraron pronto la existencia de depósitos férricos en el tejido cardíaco de pacientes de esta enfermedad, y dicha tensión resulta anulada en la levadura por la frataxina (?YFH1) uniéndose así al homeostasis férrico dañado en la enfermedad (19, 22). Además, la actividad específica de las enzimas que contienen clusters Fe-S (ISCs) como el complejo mitocondrial I-III de la cadena respiratoria y las aconitasas de la mitocondria y del citosol están significativamente reducidas en el corazón de los pacientes (15). Además, los cultivos de fibroblastos de los pacientes y también la ?YFH1-levadura presentan una sensibilidad aumentada al estrés oxidativo (20, 21, 33). Todo esto, unido, ha llevado a la hipótesis de que una disfunción mitocondrial en la cadena respiratoria y unos niveles elevados de hierro mitocondrial son una consecuencia primaria o secundaria de la deficiencia de frataxina, y pueden generar daños celulares por superóxidos y radicales hidróxilo a través de la reacción de Fenton. Apoyando esta teoría, se vieron en los pacientes niveles elevados de marcadores de tensión oxidativa, urin 8-hidroxi-2'-desoxiguanosina (24) y malondialdehido (25, 34) en el suero (indicativos de daño en el ADN y en la peroxidación lipídica, respectivamente). Además, en los cultivos celulares de pacientes de FRDA sometidos a estrés oxidativo exógeno, la inducción de la superóxido dismutasa resultó dañada, posiblemente provocando que las células sean aún más proclives al daño oxidativo (23,33,35). Esto nos lleva a la creencia que un continuo daño oxidativo debido a una respuesta dañada al estrés oxidativo podría contribuir a las deficiencias mitocondriales y a la degeneración celular presentes en la enfermedad. Basado en estas hipótesis, se ha intentado el desarrollo de terapias antioxidantes para retardar o detener la progresión de enfermedad (36-40). Particularmente, la idebenona, un antioxidante similar a la ubiquinona, puede reducir la hipertrofia del miocardio y también hacer disminuir los marcadores de estrés oxidativo en los pacientes de Ataxia de Friedreich. Sin embargo esta enfermedad sigue siendo, hoy por hoy (finales del año 2004) una enfermedad neurodegenerativa grave sin ninguna terapia eficaz.

Hemos desarrollado modelos de ratón que reproducen fielmente los fallos bioquímico y fisiológicos producidos en la enfermedad humana (Frda/MCK cardíaco y mutaciones neuronales Frda/PrP) (41,42). Estos animales muestran cardiodegeneración, disfunciones en las grandes neuronas sensoriales, deficiencias en los complejos de la cadena respiratorios I-III y aconitasas, y acumulación férrica mitocondrial. La acumulación de hierro aparece después del inicio de la patología y es más evidente más avanzada la enfermedad después de la inactivación del cluster Fe-S que contiene las enzimas Hemos informado recientemente de que la idebenona tiene un efecto positivo en la función cardíaca y en la duración de la vida del modelo del ratón cardíaco, a pesar de la ausencia de estrés oxidativo mesurable concomitante a la acumulación férrica mitocondrial (43). Ahora, hemos visto claras evidencias por diferentes vías de que el estrés oxidativo es, si está presente, un componente menor en la patofisiología del ratón. También mostramos que el IRP1 citosólico es deficitario en su ISC a pesar de la ausencia de estrés oxidativo, demostrando así por primera vez que como la maquinaria de ensamblaje de la levadura ISC, la maquinaria mitocondrial en los mamíferos es esencial para la biosíntesis citosólica de ISC. Finalmente, hemos identificado varios genes libres en los ratones cardíacos FRDA a través de análisis de micro array que apuntan hacia nuevos caminos de investigación.

"Casi al final de este documento (en traducción al Español) se dice":

Usando el modelo de ratón trasgénico para la Ataxia de Friedreich, hemos mostrado que el estrés oxidativo parece jugar un papel menor en la patofisiología de la enfermedad. No obstante, hemos mostrado previamente que la idebenona tiene un efecto significativo en la protección y claro en la supervivencia y sobre la función cardiaca, como retardar el inicio y la progresión de la enfermedad. En contraste, MnTBAP, un eficaz antioxidante mitocondrial muy conocido no tiene efectos. Estas observaciones plantean preguntas importantes con respecto a los caminos terapéuticos y al mecanismo de acción de antioxidantes como la idebenona. La acción de la idebenona como donante de electrones en la cadena respiratoria podría ser más eficaz en las células FRDA-deficientes, como derivado de la coenzima Q10, la cual es menos solicitada por los complejos defectuosos I y II. Aunque nuestros datos no resuelven el problema acerca del mecanismo por el cual actúan antioxidantes como la idebenona, muestran claramente que el estrés oxidativo no es consecuencia primaria de la deficiencia de frataxina y de la acumulación férrica mitocondrial en la Ataxia de Friedreich. Por consiguiente, no deben limitarse los acercamientos terapéuticos para esta enfermedad a antioxidantes y quelantes férricos, sino que también deben ser objetivos directos compañeros de la frataxina dentro de la mitocondria. Finalmente, el concepto de Ataxia de Friedreich como paradigma de enfermedad neurodegenerativa debida al estrés oxidativo debe revisarse.

Explicación: Debido a los recientes resultados de la investigación descritos en el artículo "Ataxia de Friedreich, paradojas del estrés oxidativo" y la impresión que han causado, hemos preguntado a los profesionales sus opiniones al respecto:

Pregunta: Dr. Delatycki: El reciente documento editado referente al estrés oxidativo en la Ataxia de Friedrich ha originado cierto debate en la lista de correos principal. También el tema ha entrado en nuestra charla semanal. No sabemos hasta donde este informe afecta a los ensayos que se llevan a cabo con mitoQ. Algunos pacientes han mencionado que han estado tomando antioxidantes durante mucho tiempo con un costo grande, y ahora resulta que es dudoso. Y ahora, después de depositar tan altas esperanza en MitoQ, se preguntan cómo afecta al ensayo este informe. Yo no sé qué responder.

Respuesta: Estimado Stacey: Gracias por su e-mail. El citado informe levanta muchas cuestiones interesantes, pero desde mi punto de vista no es la palabra final en tratamientos potenciales de la Ataxia de Friedreich. CoQ10 y la vitamina E han mostrado invertir la deficiencia de energía y la idebenona ha demostrado beneficio en la hipertrofia cardíaca. Mito Q protege los fibroblastos FRDA a concentraciones 100s de tiempos más bajos que CoQ e idebenona. Yo creo que los ensayos con medicamentos propiamente dirigidos son esenciales en pacientes de Ataxia de Friedreich. Estoy de acuerdo con los autores en que los antioxidantes probablemente no son la mejor respuesta, pero si son capaces de mostrarse beneficiosos en los ensayos pertinentes, entonces son una salida importante mientras se desarrollan otros tratamientos mejores. Es importante que los pacientes con Ataxia de Friedreich no se desalienten por los resultados de este estudio, sino que lo vean como un añadido más a la serie de conocimientos, que estoy seguro de que llevarán a tratamientos que mejoren las vidas de los pacientes de esta enfermedad.