El documento resume los principales conceptos sobre las enfermedades neurodegenerativas, incluyendo la enfermedad de Alzheimer. Describe los niveles de organización afectados, los factores genéticos y ambientales involucrados, las proteínas clave como la proteína tau y la proteína precursora del amiloide β, y los cambios patológicos característicos como las placas neuríticas y las marañas neurofibrilares. También resume los síntomas y la progresión típicos de la enfermedad de Alzheimer.

1. Enfermedades Neurodegenerativas M. en C. RAFAEL GOVEA VILLASEÑOR CINVESTAV-IPN

2. Niveles de Organización Afectados Neurodegeneración Sinápsis Neuronas Circuitos neuronales Moléculas Redes Nerviosas

3. Progresión de la Neurodegeneración 40 70 Reserva funcional Progresión de la enfermedad 100 Umbral edad

4. INTERACCIONES MULTIFACTORIALES Neurodegeneración Genes alelos causales Genes alelos de riesgo Genéticos Ambientales Envejecimiento Estrés oxidativo Golpes Contaminantes Enfermedades

5. Proteínas, Mitocondrias y Neurodegeneración Enfermedad Causa genética Función Alzheimer PPA  la cantidad de A  , forma PN PS1 y PS2  la cantidad de A  42 Parkinson  -Sinucleina Forma los cuerpos de Lewy Parkina Una ubiquitina ligasa E3 DJ-1 Protege vs muerte por oxidantes PINK1 Cinasa mitocondrial, función ? LRRK2 Cinasa de función desconocida HTRA2 S-proteasa del EIM mitocond. ALS SOD1 Superóxido dismutasa. O 2 •  H 2 O 2 Huntington Huntingtina Función ?,  repetidos de Gln

6. Ciclo Vicioso del Daño Mitocondrial Daño Mitocondrial Disminuye defensas antioxidantes Mayor producción de ROS Apoptosis u otra MCP

7. La disfunción proteosomal Disfunción Agregación de proteinas Citotoxicidad Autofagia

8. ¿Qué es la Plasticidad Neural? Conjunto de procesos celulares {expresión, interferencia, endocitosis, mitosis} , sinápticos {reforzamiento, creación o pérdida} y otros que compensan un daño y realizan ajustes para mantener las funciones neurológicas

9. Compensación al daño, un ejemplo Neurona granular R. G. NMDA R. G. AMPA _ GABA + Glutamato Neurona de Golgi Fibra musgosa N A N A t N A

10. Enfermedad de Alzheimer M. en C. RAFAEL GOVEA VILLASEÑOR CINVESTAV-IPN

11. ¿Qué es la Enfermedad de Alzheimer? Es la demencia más frecuente en adultos mayores Afecta progresivamente la memoria de hechos recientes Carece de tratamiento curativo y las terapias son sintomáticas, poco útiles y No específicas No se le sabe prevenir, ni diagnosticar tempranamente, ni con certeza, excepto pos-mortem

15. No hay, aún, buenos marcadores biológicos para la EA R.G.V.

16. Prevalencia de la EA (Europa) Rocca, et al (1991) Ann Neurol , 30:381-90.

17. Demencias Solas M en C Rafael Govea Villaseñor

18. Progresión de la Demencia EA-CL Enfermedad de Alzheimer Demencia con Cuerpos de Lewy Habilidades cognitivas tiempo M en C Rafael Govea Villaseñor

19. Progresión de la Demencia EA vs DV Enfermedad de Alzheimer Demencia Vascular Habilidades cognitivas tiempo M en C Rafael Govea Villaseñor

20. Progresión de los Síntomas en la EA síntomas tiempo cognitivos Dificultades en tareas complejas psicóticos M en C Rafael Govea Villaseñor

22. Placa neurítica Depósito de ßamiloide Neuritas distróficas Glía activada M en C Rafael Govea Villaseñor

24. Marañas Neurofibrilares Hiperfosforilada Truncada Ensamblada en FHA (con cadena ßplegada) M en C Rafael Govea Villaseñor MAP- Tau

25. Filamentos Helicoidales Apareados Reconocimiento de TAU fosforilada (mAb AD2) FHA Eduardo Rangel, 1997

26. Marañas Neurofibrilares (MNF) Rojo = TR Verde = 423 amarillo = colocalización MNF M en C Rafael Govea Villaseñor

27. Distribución de lesiones de la EA Hipocampo

28. Distribución de PN y MNF En la enfermedad de Alzheimer HIPOCAMPO

29. Sistema modulador difuso de la Aceticolina

36. INTERACCIONES MULTIFACTORIALES GENETICOS AMBIENTALES ENVEJECIMIENTO ALZHEIMER

37. Genes relacionados con la EA Gen Tipo de Herencia Ubicación Edad de inicio Relación causal C/R PPAß 21q21.2 H. A. D. 35-50 Si ,  ßA,  PPA s  ROS y alteración del Ca2 + ApoE 19q13.2 Polimof. 60-85 No , Unión a ßA  y Tau CO-I y II mt DNA H. M. 60-85 No , estres oxidativo y  de energía disponible Otros 12, 3, 4, 6, 9 y 13 Polim. o H. A. D. Tardío, en gral. No y si , desconocido PS1 14q24.3 28-60 Si ,  ßA 42  ROS y alteración del Ca2 + H. A. D. PS2 1q42.1 35-82 Si ,  ßA 42  ROS y alteración del Ca2 + H. A. D.

38. Proteína Asociada a Microtúbulos Tau (MAP-T)

39. Cortes y empalmes alternativos del Transcrito 1º de la proteína Tau humana 1 2 3 4 4A 5 6 7 9 10 11 12 13 -1 8 14 Exones empalmados Isoformas sólo constitutivos 352 2 381 10 383 2 y 3 410 2 y 10 412 2, 3 y 10 441 4A Big Tau SNC ? ?

40. ISOFORMAS DE TAU 45 74 103 275 305 E-391 441 N C 412 383 410 381 352 Dominios de unión a microtúbulos R1 R3 R4 R1 R3 R4 R1 R3 R4 Tau grande R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 R.G.V./96-97 733 En el S N C

41. DOMINIOS Y EPITOPOS DE ALGUNOS ANTICUERPOS QUE RECONOCEN A TAU 1 441 45 103 1 2 3 4 244 368 202 Ser/Pro 199 Ser/Pro AT8 396, 404 Ser/Pro 391 Glu 423 AD2 C N Región acídica Región básica Región rica en prolinas 197 Dominio de ensamble Dominio de proyección repetidos (dominios de unión a microtúbulos) Insertos de 29 aa Cola C-terminal

42. Dinámica e interacción de Tau con los microtúbulos PKA MAPK MARK Tau fosforilada Tau defosforilada P P P P

43. Filamentos helicoidales apareados a c d b Micrografía electrónica. Inmuno-tinción con partículas de oro asociadas a un anticuerpo anti-tau (Crowter, 1991)

44. Filamentos Helicoidales Apareados cubierta difusa sitio de truncamiento núcleo del filamento ídem

45. POSICION EN TAU DEL NUCLEO MINIMO DE LOS FHA GENERADO POR PRONASA (12 kDa) TAU 40 Repetidos 1 2 3 4 R' 1 (391) 391 268 299 441 dGAE bGAE 1 410 45 103 45 103

47. Proteína Precursora del Amiloide ß (PPA)

50. Amiloide ß EV KM DAEF RHDS GYEVHHQ K LVFF A E DVGSNKGAIIGLMVGGVVIATVI V IT Mutación 717 (London) V por I, F ó G Mutación Sueca KM por NL 670/671 1 (672) 42 (671)  -secretasa (711 ó 713)  -secretasa (687)  -secretasa 713 Mutación CAA692 A por G Mutación HCHWA693 E por Q A) B) PS KPI 542 571 C 289 Aß 671 345 364 OX-2 770 membrana plasmática N NPTY 759-762 Secuencia (Endocitosis) sitio de adhesión RHDS Mutación 716 (Florida) I por V R.G.V./96-2001 Región rica en Cys Región rica en carga (-) CHO CHO

51. Procesamiento con la  -secretasa (No Amiloidogénico) APP-770 sAPP  fragmento No-amiloidogénico C-83 Nunan & Small (2000) FEBS Lett. 483(6): 6-10 P3  TACE = ADAM10

52. Procesamiento con la  -secretasa (amiloidogénico) APP-770 sAPP  fragmento amiloidogénico C-99 BACE = Asp2 AMILOIDE   Nunan & Small (2000) FEBS Lett. 483(6): 6-10

53. Procesamiento con la  -secretasa (amiloidogénico) AßPP-770 PS1 PS2 Amiloide ß 40 - 42 aa Nunan & Small (2000) FEBS Lett. 483(6): 6-10 sAPP   

54. Sitios de corte en la PPAß Membrana plasmática Amiloide-ß  -secretasa TACE= ADAM10  -secretasa BACE= Asp2  -secretasa PS1 y PS2 C (extracelular) (intracelular) mutación K670N-M671L mutación V717I (G o F) R.G.V./96-97 N

55. Apolipoproteína E

56. El gen de la Apolipoproteína E (apoE) está en el... cromosoma 19 en la región q(13.2) Daas et al (1985) J. Biol. Chem. 260:6240-7 R.G.V./96-97

57. exón 1 exón 2 44 (1.2%) 760 66 (1.8%) 1092 exón 3 582 860 (23.9%) 193 (5.4%) 5' exón 4 3' Gen de la Apo E 1 44 805 870 1963 2155 2738 3597 Paik et al (1985) PNAS, 82 :3445-9. R.G.V./96-97 inicio de la transcripción inicio de la traducción (828) * señal de paro (3033) señal de poliadenilación (3156) caja TATA (-33)

58. 5' 44 66 193 860 pares de bases 760 1092 582 3' exón 1 exón 2 exón 3 exón 4 N C 1 299 amino- ácidos 112 158 alelo  Cys Cys alelo  Cys Arg alelo  Arg Arg Región de unión a lípidos Región de unión al receptor de LDL (ApoB/E) 130 160 244 272 unión a Aß Gen de la Apolipoproteína E A) B) Apolipoproteína E R.G.V./96-97 5.5 kb en 19q13 .2 Alu Alu Alu Alu

59. exón 1 exón 2 44 760 66 1092 exón 3 582 860 193 5' exón 4 3' Genotipificación de Apo E alelo  2 alelo  alelo  arginina arginina codón 112 codón 158 R.G.V./96-97 arginina cisteina cisteina cisteina codón 112 Hha I gtgtgc gt gcgc Cys Arg codón 158 Hha I aagtgc aa gcgc Cys Arg

60. Diferencias alélicas  2  3  4 se unen más ávidamente a se une con una afinidad 100 veces menor a los dominios repetidos de unión a microtúbulos de Tau Huang et al (1995) Neurosc.Let. 192 :209-12 R.G.V./96-97

61. Diferencias alélicas  2  3  4 ? sólo necesita de unos minutos para unirse a péptidos sintéticos de Amiloide ß que poseen los residuos 12-28 Strittmatter et al (1993) PNAS 90 :8098-102. R.G.V./96-97 en cuestión de horas se une a

62. Efectos de los alelos de apoE  2  3  4 R.G.V./96-97 El 90% de casos de hiperlipidemia tipo III son homocigotos 2/2 ; El colesterol y la ß-lipoproteína están disminuidas Funcionamiento normal El colesterol y la ß-lipoproteína aumentan, así como la susceptibilidad a ataques cardiacos

63. Presenilinas (PS)

64. El gen de la Presenilina 1 está en el... cromosoma 14 Sherrington, R. et al (1995). Cloning of a gene bearing missense mutations in early onset familial Alzheimer´s Disease. Nature 375: 754-760 R.G.V./96-97

65. El gen de la Presenilina 2 está en el... cromosoma 1 Levy-lahad, E. et al (1995). Can-didate gene for the chromoso-me 1 familial Alzheimer´Disease locus. Science 269: 973-7. R.G.V./96-97

66. Mutaciones en la PS1 La  -secretasa forma parte de la cascada de señalización de Notch responsable del mantenimiento de las células madre neuronales, genesis de astrocitos, destino celular en frontera de dominios tisulares, etc. Uno de sus blancos naturales es Notch

67. Las PRESENILINAS 1 y 2 forman la  -secretasa La  -secretasa forma parte de la cascada de señalización de Notch responsable del mantenimiento de las células madre neuronales, genesis de astrocitos, destino celular en frontera de dominios tisulares, etc. Uno de sus blancos naturales es Notch Pierfelice,T ( 2011 ) Notch and the vertebrate nervous system Neuron 69 ( 3 ): 840-55

68. Interacciones entre proteínas en la Enfermedad de Alzheimer MNF MICROTUBULOS-TAU TAU ApoE-3 ApoE-4 Aßs TAU P > Aßf PN Aß 42 > PS1 PS2 Aß 40 PPA R.G.V./96-2000 TAU truncada ? Asp2

70. CASCADA DEL Amiloide-  ApoE4 Mutaciones en PPA-  Metabolismo alterado Producción de  -A4  -A4 Soluble Depósitos  -A4 Placas Neuríticas Marañas Neurofibrilares Daño Neuronal Muerte celular Mutaciones Presenilina (PS1,PS2) DEMENCIA

71. Sitios de intervención terapeútica A  Sangre Enfermedad A  A  APP (A  ) n A  -X Cerebro Ig-anti Aß+ tramiprosato flurbiprofen

73. Evidencia de MCP en Alzheimer Ab vs Asp664 de PPA Generado por una caspasa

74. Mitocondria y Alzheimer MME MME EIM MMI Matriz Citosol Importación de Proteínas ABAD C-4 IAPs Aß HTRA2 Aß ADNm CR KGDH APP  -Sec

75. Vías de degradación de proteínas proclives a la agregación Sistema Ubiquitina-Proteasoma Autofagia Macroautofagia, mTOR «-» Autofagia mediada por chaperonas (HSC70-LAMP2A) Degradación

76. Autofagia y la Neurodegeneración

77. Mutaciones PPA Mutaciones PS EDAD  amiloide Daño mitocondrial NOS O 2 ON ONOO - ESTRÉS OXIDATIVO HOMEOSTASIS Ca 2+ ALTERADA NEUROTOXICIDAD POLIMERIZACIÓN DE Tau DAÑO SINÁPTICO Factores de transcripción Respuesta Inflamatoria Otros Mecanismos ALZHEIMER Apo-  4

86. pBabe puro (5.1Kb) gag LTR LTR puro (pac) SV40 early promoter ATG (-) amp pBS Ori BamH I BstX I SnaB I EcoR I Sal I BstX I

87. Análisis de restricción de la clona C10 L-1: pBluescript SK + con Hind III, 2.9 kb L-2: C10 con Hind III, 3.5 kb L-3: pBluescript SK + con Bgl II, DNA superenrollado. L-4: C10 con Bgl II, 3.5 kb. L-5: C10 con Sal I, 3.5 kb. L-6: C10 con Kpn I, 3.1 y 0.339 kb 1 2 3 4 5 6

88. PCR de clonas C10 y Q8 L-1: Control negativo. L-2: C10 con juego PPA2, 340 bp L-3: Q8 con juego PPA2, 340 bp. L-4: pGEMAPP695 c/PPA2, ídem. L-5: Control negativo L-6: C10 con juego Tau5f/8r, (-). L-7: Q8 con juego Tau5f/8r, 319 bp L-8: htau40 c/Tau5f/8r, ídem. L-9: Q8 con PPA2f/Tau8r, 627 bp

89. Sitios de corte en la PPAß Membrana plasmática Amiloide-ß  -secretasa TACE = ADAM10  -secretasa BACE= Asp2  -secretasa PS1 y PS2 C (extracelular) (intracelular) mutación K670N-M671L mutación V717I (G o F) N R.G.V./96- 2001

90. Integrinas: Receptores de proteínas de Matriz Extracelular Cadena  Cadena  citosol Medio extracelular Interacción con el citoesqueleto Interacción Con proteínas de Matriz Extracel. fibronectina S S

91. Prevalencia de la Demencia Tipo Alzheirmer

92. Demencias Mixtas M en C Rafael Govea Villaseñor

93. Placas Neuríticas M en C Rafael Govea Villaseñor

94. EFECTO DE LA FOSFORILACIÓN EN EL ENSAMBLE DE Tau Wischik,1995

95. Estructura del filamento Representación esquemática de la organización molecular del FHA por imagen computarizada Crowter y Wischik (1985, 1995) c d e