De la microbiota como “cisne negro”: El extraño caso de los amiloides bacterianos y la neurodegeneración / Microbiota as a ‘black swan’: The extrange case of bacterial amyloids and neurodegeneration

La microbiota humana es la compleja comunidad de microorganismos que colonizan nuestros epitelios, con especial presencia en el intestino grueso. Investigaciones recientes vinculan a la microbiota con diversas patologías, entre las cuales aquí me ocuparé de las enfermedades neurodegenerativas. Metabolitos generados por las bacterias de nuestra microbiota tienen propiedades moduladoras de la inflamación, interaccionado con receptores específicos en el epitelio intestinal, permeando el tejido subyacente y abriéndose paso hacia los vasos sanguíneos, alcanzando así el sistema nervioso central (SNC). Por otra parte, proteínas con el potencial de agregar ordenadamente en forma de amiloides, secretadas por las bacterias para construir la matriz que entreteje las biopelículas que les permiten persistir en el intestino, pueden utilizar para llegar al SNC una vía alternativa: las terminaciones parasimpáticas del nervio vago, propagándose como priones (amiloides infectivos), lo que constituye el denominado “eje intestino-cerebro”. Una vez en el SNC, los amiloides bacterianos pueden promover la agregación de proteínas amiloidogénicas implicadas en neurodegeneración (α-sinucleína, Tau, Ab, Sod1). En este artículo se revisan y ponderan algunas de las recientes evidencias experimentales que, principalmente en sistemas modelo animales, asignan un papel central para la microbiota en la etiología de las enfermedades neurodegenerativas, así como los estudios realizados en el laboratorio del autor que han conducido al desarrollo de un sistema modelo mínimo, exclusivamente bacteriano, que recapitula aspectos moleculares esenciales de una enfermedad neurodegenerativa.(AU)

The human microbiota is the complex community of microorganisms that colonize our epithelia, with a special presence in the large intestine. Recent research links the microbiota to various pathologies, among which I will focus here on neurodegenerative diseases. Metabolites generated by the bacteria of our microbiota have inflammation-modulating properties, interacting with specific receptors in the intestinal epithelium, permeating the underlying tissue and making their way into the blood vessels, thus reaching the central nervous system (CNS). On the other hand, proteins with the potential to aggregate in the form of amyloids, secreted by bacteria to build the matrix that interweaves the biofilms that allow them to persist in the intestine, can use an alternative route to reach the CNS: the parasympathetic endings of the vagus nerve, spreading as prions (infective amyloids), in what is known as the “gut-brain axis”. Once in the CNS, bacterial amyloids can promote aggregation of amyloidogenic proteins involved in neurodegeneration (α-synuclein, Tau, Ab, Sod1). This article reviews and discusses some of the recent experimental evidence that, mainly in animal model systems, assigns a central role for the microbiota in the aetiology of neurodegenerative diseases, as well as the studies performed in the laboratory of the author that have led to the development of a minimal, exclusively bacterial model system that recapitulates essential molecular aspects of a neurodegenerative disease.(AU)

Adicciones y enfermedades neurodegenerativas: Dianas comunes en la búsqueda de nuevas terapias / Addictions and neurodegenerative diseases: Common targets in the search for new therapies

La Pleiotrofina (PTN) es un factor neurotrófico para las neuronas dopaminérgicas cuya expresión se encuentra aumentada en el cerebro de pacientes alcohólicos, en roedores tras la administración de anfetamina y en pacientes con distintas enfermedades neurodegenerativas. La PTN limita los efectos neurotóxicos de las anfetaminas en el circuito nigroestriatal, que en el ser humano pueden llevar a causar la enfermedad de Parkinson. Además, la PTN limita los efectos reforzadores del alcohol.La PTN es un inhibidor endógeno del receptor de membrana Proteína Fosfatasa de Tirosinas Z1 (PTPRZ1, también conocido como RPTPβ/ζ o Fosfacano). Hemos demostrado que se pueden reproducir los efectos de la PTN con inhibidores selectivos del receptor RPTPβ/ζ que obtuvimos a través de un programa de diseño racional de fármacos. El compuesto líder inhibidor de RPTPβ/ζ, MY10, disminuye significativamente el consumo de alcohol en modelos animales y regula la respuesta neuroinmune a esta droga, logrando bloquear la disminución de la neurogénesis hipocampal producida por el alcohol, poniendo de manifiesto importantes diferencias entre sexos.Se ha demostrado que RPTPβ/ζ es un punto de anclaje clave para las redes perineuronales (PNNs) en la superficie celular, las cuales desempeñan un papel importante en la adicción al alcohol. En el hipocampo juegan un papel fundamental en la neurogénesis y el aprendizaje, lo que sugiere que los efectos de MY10 sobre el consumo de alcohol y la disminución de la neurogénesis hipocampal inducida por esta droga, podrían estar mediados por las acciones de la inhibición de RPTPβ/ζ sobre las PNNs.(AU)

Pleiotrophin (PTN) is a neurotrophic factor for dopaminergic neurons whose levels of expression are increased in the brain of alcoholic patients, in rodents after the administration of amphetamine and in patients with different neurodegenerative diseases. PTN limits the neurotoxic effects of amphetamines in the nigrostriatal pathway which, in humans, can lead to Parkinson’s disease. Additionally, PTN limits the rewarding effects of alcohol.PTN is an endogenous inhibitor of the Receptor Protein Tyrosine Phosphatase Z1 (PTPRZ1, also known as RPTPβ/ζ or Phosphacan). We have shown that the effects of PTN can be reproduced with selective inhibitors of RPTPβ/ζ that we obtained through a rational drug design program. The leading RPTPβ/ζ inhibitory compound, MY10, significantly reduces alcohol consumption in animal models and regulates the neuroimmune response to this drug, blocking as a result the decrease in hippocampal neurogenesis produced by alcohol, revealing important differences between sexes.RPTPβ/ζ has been shown to be a key anchor for cell surface perineuronal nets (PNNs), which play an important role in alcohol addiction. In the hippocampus PNNs play a fundamental role in neurogenesis and learning, suggesting that the effects of MY10 on alcohol consumption and the decrease in hippocampal neurogenesis induced by this drug could be mediated by the actions of RPTPβ/ζ inhibition on the PNNs.(AU)

Evaluation of the anticonvulsant and neuroprotective effect of intracerebral administration of growth hormone in rats / Evaluación del efecto anticonvulsivante y neuroprotector de la administración intracerebral de la hormona de crecimiento en ratas

Introduction The growth hormone (GH) has been reported as a crucial neuronal survival factor in the hippocampus against insults of diverse nature. Status epilepticus (SE) is a prolonged seizure that produces extensive neuronal cell death. The goal of this study was to evaluate the effect of intracerebroventricular administration of GH on seizure severity and SE-induced hippocampal neurodegeneration. Methodology Adult male rats were implanted with a guide cannula in the left ventricle and different amounts of GH (70, 120 or 220 ng/3 μl) were microinjected for 5 days; artificial cerebrospinal fluid was used as the vehicle. Seizures were induced by the lithium–pilocarpine model (3 mEq/kg LiCl and 30 mg/kg pilocarpine hydrochloride) one day after the last GH administration. Neuronal injury was assessed by Fluoro-Jade B (F-JB) staining. Results Rats injected with 120 ng of GH did not had SE after 30 mg/kg pilocarpine, they required a higher number of pilocarpine injections to develop SE than the rats pretreated with the vehicle, 70 ng or 220 ng GH. Prefrontal and parietal cortex EEG recordings confirmed that latency to generalized seizures and SE was also significantly higher in the 120 ng group when compared with all the experimental groups. FJ-B positive cells were detected in the hippocampus after SE in all rats, and no significant differences in the number of F-JB cells in the CA1 area and the hilus was observed between experimental groups. Conclusion Our results indicate that, although GH has an anticonvulsive effect in the lithium–pilocarpine model of SE, it does not exert hippocampal neuroprotection after SE. (AU)

Introducción La hormona de crecimiento (HC) es un factor que favorece la supervivencia neuronal en el hipocampo ante agresiones de diversa naturaleza. El status epilepticus (SE) es un tipo de crisis epiléptica de larga duración que produce muerte neuronal. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la administración intracerebroventricular de HC en la severidad de las convulsiones y la neurodegeneración hipocampal debida al SE. Metodología A ratas macho adultas se les implantó una cánula guía en el ventrículo lateral izquierdo y se les microinyectaron diferentes cantidades de HC (70, 120 o 220 ng/3 μl) durante 5 días; como vehículo se inyectó líquido cefalorraquídeo artificial. Las convulsiones se generaron con el modelo de litio-pilocarpina (3 mEq/kg LiCl y 30 mg/kg clorhidrato pilocarpina) un día después de la última inyección de HC. La neurodegeneración se identificó con la tinción de Fluoro-Jade B (F-JB). Resultados Las ratas a las que se les inyectaron 120 ng de HC requirieron 2 o 3 inyecciones de pilocarpina para desarrollar SE, en comparación con el resto de los grupos experimentales que requirieron solo una aplicación del convulsivante. Los registros EEG de la corteza prefrontal y parietal confirmaron que la latencia a las crisis generalizadas y al SE fue mayor en dicho grupo experimental. Todas las ratas con SE presentaron células positivas al FJ-B en el área CA1 e hilus del hipocampo, y no se identificaron diferencias entre los tratamientos. Conclusión Nuestros resultados muestran que, aunque la HC tiene un efecto anticonvulsivante, una vez que se ha desarrollado el SE no promueve neuroprotección en el hipocampo. (AU)

Evaluation of the anticonvulsant and neuroprotective effect of intracerebral administration of growth hormone in rats / Evaluación del efecto anticonvulsivante y neuroprotector de la administración intracerebral de la hormona de crecimiento en ratas

Introduction The growth hormone (GH) has been reported as a crucial neuronal survival factor in the hippocampus against insults of diverse nature. Status epilepticus (SE) is a prolonged seizure that produces extensive neuronal cell death. The goal of this study was to evaluate the effect of intracerebroventricular administration of GH on seizure severity and SE-induced hippocampal neurodegeneration. Methodology Adult male rats were implanted with a guide cannula in the left ventricle and different amounts of GH (70, 120 or 220 ng/3 μl) were microinjected for 5 days; artificial cerebrospinal fluid was used as the vehicle. Seizures were induced by the lithium–pilocarpine model (3 mEq/kg LiCl and 30 mg/kg pilocarpine hydrochloride) one day after the last GH administration. Neuronal injury was assessed by Fluoro-Jade B (F-JB) staining. Results Rats injected with 120 ng of GH did not had SE after 30 mg/kg pilocarpine, they required a higher number of pilocarpine injections to develop SE than the rats pretreated with the vehicle, 70 ng or 220 ng GH. Prefrontal and parietal cortex EEG recordings confirmed that latency to generalized seizures and SE was also significantly higher in the 120 ng group when compared with all the experimental groups. FJ-B positive cells were detected in the hippocampus after SE in all rats, and no significant differences in the number of F-JB cells in the CA1 area and the hilus was observed between experimental groups. Conclusion Our results indicate that, although GH has an anticonvulsive effect in the lithium–pilocarpine model of SE, it does not exert hippocampal neuroprotection after SE. (AU)

Introducción La hormona de crecimiento (HC) es un factor que favorece la supervivencia neuronal en el hipocampo ante agresiones de diversa naturaleza. El status epilepticus (SE) es un tipo de crisis epiléptica de larga duración que produce muerte neuronal. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la administración intracerebroventricular de HC en la severidad de las convulsiones y la neurodegeneración hipocampal debida al SE. Metodología A ratas macho adultas se les implantó una cánula guía en el ventrículo lateral izquierdo y se les microinyectaron diferentes cantidades de HC (70, 120 o 220 ng/3 μl) durante 5 días; como vehículo se inyectó líquido cefalorraquídeo artificial. Las convulsiones se generaron con el modelo de litio-pilocarpina (3 mEq/kg LiCl y 30 mg/kg clorhidrato pilocarpina) un día después de la última inyección de HC. La neurodegeneración se identificó con la tinción de Fluoro-Jade B (F-JB). Resultados Las ratas a las que se les inyectaron 120 ng de HC requirieron 2 o 3 inyecciones de pilocarpina para desarrollar SE, en comparación con el resto de los grupos experimentales que requirieron solo una aplicación del convulsivante. Los registros EEG de la corteza prefrontal y parietal confirmaron que la latencia a las crisis generalizadas y al SE fue mayor en dicho grupo experimental. Todas las ratas con SE presentaron células positivas al FJ-B en el área CA1 e hilus del hipocampo, y no se identificaron diferencias entre los tratamientos. Conclusión Nuestros resultados muestran que, aunque la HC tiene un efecto anticonvulsivante, una vez que se ha desarrollado el SE no promueve neuroprotección en el hipocampo. (AU)

Evaluation of the anticonvulsant and neuroprotective effect of intracerebral administration of growth hormone in rats.

INTRODUCTION: The growth hormone (GH) has been reported as a crucial neuronal survival factor in the hippocampus against insults of diverse nature. Status epilepticus (SE) is a prolonged seizure that produces extensive neuronal cell death. The goal of this study was to evaluate the effect of intracerebroventricular administration of GH on seizure severity and SE-induced hippocampal neurodegeneration. METHODOLOGY: Adult male rats were implanted with a guide cannula in the left ventricle and different amounts of GH (70, 120 or 220ng/3µl) were microinjected for 5 days; artificial cerebrospinal fluid was used as the vehicle. Seizures were induced by the lithium-pilocarpine model (3mEq/kg LiCl and 30mg/kg pilocarpine hydrochloride) one day after the last GH administration. Neuronal injury was assessed by Fluoro-Jade B (F-JB) staining. RESULTS: Rats injected with 120ng of GH did not had SE after 30mg/kg pilocarpine, they required a higher number of pilocarpine injections to develop SE than the rats pretreated with the vehicle, 70ng or 220ng GH. Prefrontal and parietal cortex EEG recordings confirmed that latency to generalized seizures and SE was also significantly higher in the 120ng group when compared with all the experimental groups. FJ-B positive cells were detected in the hippocampus after SE in all rats, and no significant differences in the number of F-JB cells in the CA1 area and the hilus was observed between experimental groups. CONCLUSION: Our results indicate that, although GH has an anticonvulsive effect in the lithium-pilocarpine model of SE, it does not exert hippocampal neuroprotection after SE.

La nueva era de las enfermedades neurodegenerativas. La base de los nuevos abordajes / The new age of neurodegenerative diseases. The basis of the new approaches

La detección por biomarcadores de los procesos fisiopatológicos y moleculares implicados en las enfermedades cerebrales por plegamiento anormal de proteínas está permitiendo delinear la historia natural de estos procesos. La gran mayoría de ellos tiene una fase preclínica prolongada, en la que los cambios biológicos son patentes. Las manifestaciones clínicas (fenotipos) no tienen una correspondencia unívoca con la patología subyacente, a pesar de que se han utilizado los epónimos anatomopatológicos para la descripción de los síndromes clínicos, lo que ha favorecido la imprecisión diagnóstica. Para realizar un adecuado manejo clínico debemos conocer los tres planos que definen actualmente los procesos neurodegenerativos más frecuentes. La precisión diagnóstica será un prerrequisito para las nuevas terapias dirigidas a modificar el curso de las enfermedades por plegamiento proteico cerebrales. (AU)

The detection by biomarkers of the pathophysiological and molecular processes involved in misfolding protein diseases making it possible to delineate the natural history of these processes. The great majority of protein misfolding diseases have a prolonged preclinical phase, in which the biological changes are patent. The clinical manifestations (i.e., phenotypes) do not have a univocal correspondence with the underlying pathology, despite the fact that pathological eponyms have been used for the description of the clinical syndromes, which has favored diagnostic inaccuracy. In order to perform an adequate clinical management, we must know the 3 planes that currently define the most common neurodegenerative processes. Diagnostic accuracy will be a prerequisite for new therapies aimed at modifying the course of brain protein misfolding diseases. (AU)

Revisión de una serie de casos de enfermedad de Creutzfeldt-Jakob en un hospital de tercer nivel / Review of a series of cases of Creutzfeldt-Jakob disease in a tertiary care hospital

Introducción Analizamos en nuestro medio una serie de pacientes con enfermedad de Creutzfeldt-Jakob esporádica. Objetivo Describir las características de nuestra muestra haciendo uso de las nuevas herramientas diagnósticas según los últimos criterios publicados. Material y métodos. Realizamos un estudio descriptivo y retrospectivo mediante registro hospitalario digitalizado. Identificamos 20 casos del tipo esporádico, en el período 2012-2022, ocho con diagnóstico anatomopatológico y 12 con alta probabilidad. Se registraron las variables sexo, edad de inicio, tiempo de evolución, fenotipo clínico, hallazgos en la resonancia magnética (RM), proteína 14.3.3, electroencefalograma (EEG), conversión de proteína priónica inducida por agitación en tiempo real (RT-QuIC), autopsia, fenotipo anatomopatológico y diagnóstico genético. Resultados Registramos un 50% de hombres y un 50% de mujeres afectos, con una edad de inicio de 67 años (30-83) y un tiempo de supervivencia medio de ocho meses (1-11 meses). El deterioro cognitivo fue el síntoma de inicio más frecuente, seguido de la ataxia de la marcha. Todas las RM con secuencias de tiempo de repetición largo (FLAIR y DWI) fueron patológicas, y el patrón de afectación cortical difusa y de los ganglios basales fue el más frecuente. El 55% de la muestra tuvo un EEG con complejos trifásicos característicos. El 65% mostró positiva la proteína 14.3.3 en el líquido cefalorraquídeo. Se realizaron cuatro estudios de RT-QuIC (en 2020) y todos fueron positivos. En un 40% se realizó una autopsia confirmatoria, con el patrón MM/MV1 como el más frecuente. Conclusiones La RM con secuencias de DWI constituye una prueba especialmente sensible para el diagnóstico de la enfermedad, aunque su sensibilidad disminuye en estadios precoces. La alta especificidad y la alta sensibilidad de la RT-QuIC, junto con un diagnóstico clínico y patrón radiológico característico, se plantean como alternativa al diagnóstico de certeza anatomopatológico. (AU)

INTRODUCTION We analysed a series of patients with sporadic Creutzfeldt-Jakob disease in our setting. AIM The aim of this study is to describe the characteristics of our sample using the new diagnostic tools based on the most recently published criteria. Material and methods. A descriptive, retrospective study was conducted using a digitalised hospital register. We identified 20 cases of the sporadic type, in the period 2012-2022: eight with a pathological diagnosis and 12 with high probability. The variables sex, age at onset, time of evolution, clinical phenotype, magnetic resonance imaging (MRI) findings, 14.3.3 protein, electroencephalogram (EEG), real-time quaking-induced prion protein conversion (RT-QuIC), autopsy, pathological phenotype and genetic diagnosis were recorded. RESULTS Of those affected, 50% were men and 50%, women, with an age at onset of 67 years (30-83) and a mean survival time of eight months (1-11 months). Cognitive impairment was the most frequent onset symptom, followed by gait ataxia. All MRI scans with long time-lapse sequences (FLAIR and DWI) were pathological, and the pattern of diffuse cortical and basal ganglia involvement was the most frequent. Altogether, 55% of the sample had an EEG with characteristic triphasic complexes. Sixty-five per cent were positive for 14.3.3 protein in cerebrospinal fluid. Four RT QuIC studies were carried out (in 2020) and all were positive. In 40% of them a confirmatory autopsy was performed, with the MM/MV1 pattern being the most frequent. CONCLUSIONS MRI with DWI sequences is a particularly sensitive test for the diagnosis of the disease, although its sensitivity decreases in the early stages. The high specificity and sensitivity of RT-QuIC, together with a characteristic clinical diagnosis and radiological pattern, are proposed as an alternative to the pathological definitive diagnosis. (AU)

Enfermedad de Parkinson: actualización de estudios preclínicos con el uso de células troncales pluripotentes inducidas / Parkinson's disease: An update on preclinical studies of induced pluripotent stem cells

La enfermedad de Parkinson (EP) es la segunda enfermedad neurodegenerativa más común a nivel mundial en adultos mayores. Se caracteriza por la pérdida de neuronas dopaminérgicas (nDAs) en la sustancia nigra pars compacta del mesencéfalo y en algunos casos acompañada de la aparición de cuerpos intracitoplasmáticos de Lewy de -sinucleína, signo patognomónico de la enfermedad. La EP se diagnostica clínicamente por la presencia de alteraciones motoras principalmente, y en la actualidad los tratamientos presentan nula actividad neuroprotectora. Aún no se han establecido las causas exactas de la EP, por lo que en los últimos años se ha buscado el desarrollo de modelos preclínicos más precisos, utilizando células troncales pluripotentes inducidas, permitiendo el estudio de la enfermedad de manera in vitro para generar conocimiento novedoso sobre su patogénesis y el descubrimiento de nuevos posibles blancos terapéuticos o el desarrollo de nuevos fármacos.(AU)

Parkinson's disease (PD) is the second most prevalent neurodegenerative disease among adults worldwide. It is characterised by the death of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta and, in some cases, presence of intracytoplasmic inclusions of α-synuclein, called Lewy bodies, a pathognomonic sign of the disease. Clinical diagnosis of PD is based on the presence of motor alterations. The treatments currently available have no neuroprotective effect. The exact causes of PD are poorly understood. Therefore, more precise preclinical models have been developed in recent years that use induced pluripotent stem cells. In vitro studies can provide new information on PD pathogenesis and may help to identify new therapeutic targets or to develop new drugs.(AU)

Parkinson's disease: an update on preclinical studies of induced pluripotent stem cells.

Parkinson's disease (PD) is the second most prevalent neurodegenerative disease among adults worldwide. It is characterised by the death of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta and, in some cases, presence of intracytoplasmic inclusions of α-synuclein, called Lewy bodies, a pathognomonic sign of the disease. Clinical diagnosis of PD is based on the presence of motor alterations. The treatments currently available have no neuroprotective effect. The exact causes of PD are poorly understood. Therefore, more precise preclinical models have been developed in recent years that use induced pluripotent stem cells (iPSC). In vitro studies can provide new information on PD pathogenesis and may help to identify new therapeutic targets or to develop new drugs.

La neurodegeneración desde un punto de vista holístico / A holistic insight into neurodegeneration

Las enfermedades neurodegenerativas se caracterizan por un deterioro neuronal progresivo e irreversible. Aunque constituyen un grupo de patologías muy heterogéneo, la mayoría comparten un origen multifactorial y una estrecha relación con el envejecimiento. El aumento de la esperanza de vida a nivel mundial ha convertido a estas patologías en una amenaza para los sistemas sanitarios y de cuidados, pues su prevalencia crece de forma paralela al envejecimiento de la población. Destacan entre ellas, por su elevada prevalencia o por el impacto sanitario que tienen, las enfermedades de Alzheimer, Parkinson y Huntington; y la esclerosis lateral amiotrófica. El conocimiento sobre el origen de estas enfermedades es generalmente muy limitado, lo que condiciona la extrema dificultad de su manejo clínico. No existen métodos fiables para su diagnóstico temprano, por lo que su detección se suele producir cuando el deterioro clínico es ya irreversible. Por otra parte, los tratamientos disponibles hoy en día son meramente paliativos, ya que el desconocimiento sobre las causas primarias de la enfermedad y su diagnóstico tardío impiden el desarrollo de tratamientos capaces de detener o revertir el deterioro estructural y funcional. En los últimos años se han identificado varios fenómenos patológicos que podrían constituir las verdaderas causas primigenias de estas enfermedades, destacando el estrés oxidativo, las alteraciones de la proteostasis y la neuroinflamación: en las conexiones entre ellos y en su capacidad para retroalimentarse podrían estar algunas de las respuestas necesarias para avanzar hacia un abordaje clínico efectivo de los procesos neurodegenerativos.(AU)

Neurodegenerative diseases are defined by a progressive and irreversible impairment of neurons. Despite being a very heterogeneous group of pathologies, they share some common features, such as their multifactorial origin and their close correlation with ageing. As worldwide life expectancy increases, these diseases have become a tough challenge for healthcare systems as their prevalence is raising in the same way. The most important neurodegenerative disorders, because of their prevalence or their health impact, are Alzheimer´s, Parkinson´s and Huntington´s diseases; and amyotrophic lateral sclerosis. The knowledge about their origin is still very poor, so their clinical management is far from being adequate. There are not reliable methods for early diagnosis, so these diseases are usually detected when tissue damage is irreparable. Furthermore, current available therapies are intended only for symptomatic relief, since the misunderstanding about the real causes of these diseases and their delayed diagnosis hinder the development of new treatments being able to stop or even reverse the structural and functional decline. In the last few years, some pathological events have been identified as potential key factors to understand the origin of neurodegeneration. Among them, we shall mention oxidative stress, impaired proteostasis and neuroinflammation: a deeper knowledge about their interconnections and their ability to feedback each other could provide valuable information to progress towards an effective clinical management of neurodegenerative disorders.(AU)

Microorganismos relacionados con un mayor riesgo de presentar la enfermedad de Parkinson / Microorganisms associated with increased risk of Parkinson's disease

La enfermedad de Parkinson es un trastorno neurológico degenerativo que afecta a más de 7 millones de personas en todo el mundo. Se desconoce su etiología, aunque se acepta que existe una susceptibilidad genética a agentes ambientales. Estos agentes ambientales incluyen hongos, bacterias y virus. Tres microorganismos están directamente relacionados con un mayor riesgo estadístico de presentar enfermedad de Parkinson: el género de hongos Malassezia, la bacteria Helicobacter pylori y el virus de la hepatitis C. Estos microorganismos, si el huésped es vulnerable por susceptibilidad genética o debilidad inmunológica, pueden acceder al sistema nervioso, infectarlo y causar neuroinflamación crónica con neurodegeneración. Otros microorganismos se relacionan desde una vertiente epidemiológica con la enfermedad, destacando los virus influenza tipo A, de la encefalitis japonesa tipo B, de San Luis y del Nilo Occidental. Estos virus pueden afectar al sistema nervioso causando encefalitis, cuya consecuencia puede ser un parkinsonismo. En este artículo se hace una revisión de los mencionados agentes infecciosos y su papel en la enfermedad de Parkinson.(AU)

Parkinson's disease is a neurodegenerative disorder that affects more than 7 million people worldwide. Its aetiology is unknown, although the hypothesis of a genetic susceptibility to environmental agents is accepted. These environmental agents include fungi, bacteria, and viruses. Three microorganisms are directly associated with a significantly increased risk of developing Parkinson's disease: the fungal genus Malassezia, the bacterium Helicobacter pylori, and the hepatitis C virus. If the host is vulnerable due to genetic susceptibility or immune weakness, these microorganisms can access and infect the nervous system, causing chronic neuroinflammation with neurodegeneration. Other microorganisms show an epidemiological association with the disease, including the influenza type A, Japanese encephalitis type B, St Louis, and West Nile viruses. These viruses can affect the nervous system, causing encephalitis, which can result in parkinsonism. This article reviews the role of all these microorganisms in Parkinson's disease.(AU)

Una imagen PET amiloide estática del primer minuto (FMF) se correlaciona con [18F]FDG PET en pacientes con afasia progresiva primaria / Static first-minute-frame (FMF) PET imaging after 18F-labeled amyloid tracer injection is correlated to [18F]FDG PET in patients with primary progressive aphasia

Objetivo Estudiar la correlación entre una imagen PET estática del primer minuto (FMF) adquirida con radiotrazadores de amiloide marcados con flúor-18 y la PET cerebral con [18F]FDG en pacientes con afasia primaria progresiva (APP). Material y métodos La cohorte de estudio incluyó a 17 pacientes diagnosticados de APP con la siguiente distribución: 9APP variante no fluente, 4APP variante logopénica, 1APP variante semántica, 3APP inclasificables. Se extrajeron los SUVR regionales de las FMF y sus correspondientes imágenes PET con [18F]FDG y se calcularon los coeficientes de correlación de Pearson. Resultados Los SUVR de ambas imágenes mostraron patrones similares de alteración cerebral regional. Los análisis de correlación intrapaciente dieron como resultado un coeficiente medio de r=0,94 ±0,06. Los coeficientes de correlación regional entre pacientes de la cohorte del estudio fueron superiores a 0,81. Las subcohortes específicas según el radiotrazador y la variante de APP no mostraron diferencias en la similitud de las imágenes. Conclusiones La FMF estática podría ser una alternativa válida a la PET dinámica de amiloide en fase inicial propuesta en la literatura, así como un biomarcador de neurodegeneración para el diagnóstico y la clasificación de la APP en los estudios de PET amiloide (AU)

Objective To study the correlation between a static PET image of the first-minute-frame (FMF) acquired with 18F-labeled amyloid-binding radiotracers and brain [18F]FDG PET in patients with primary progressive aphasia (PPA). Material and methods The study cohort includes 17 patients diagnosed with PPA with the following distribution: 9nonfluent variant PPA, 4logopenic variant PPA, 1semantic variant PPA, 3unclassifiable PPA. Regional SUVRs are extracted from FMFs and their corresponding [18F]FDG PET images and Pearson's correlation coefficients are calculated. Results SUVRs of both images show similar patterns of regional cerebral alterations. Intrapatient correlation analyses result in a mean coefficient of r=.94 ±.06. Regional interpatient correlation coefficients of the study cohort are greater than 0.81. Radiotracer-specific and variant-specific subcohorts show no difference in the similarity between the images. Conclusions The static FMF could be a valid alternative to dynamic early-phase amyloid PET proposed in the literature, and a neurodegeneration biomarker for the diagnosis and classification of PPA in amyloid PET studies (AU)

Static first-minute-frame (FMF) PET imaging after 18F-labeled amyloid tracer injection is correlated to [18F]FDG PET in patients with primary progressive aphasia.

OBJECTIVE: To study the correlation between a static PET image of the first-minute-frame (FMF) acquired with 18F-labeled amyloid-binding radiotracers and brain [18F]FDG PET in patients with primary progressive aphasia (PPA). MATERIAL AND METHODS: The study cohort includes 17 patients diagnosed with PPA with the following distribution: 9 nonfluent variant PPA, 4 logopenic variant PPA, 1 semantic variant PPA, 3 unclassifiable PPA. Regional SUVRs are extracted from FMFs and their corresponding [18F]FDG PET images and Pearson's correlation coefficients are calculated. RESULTS: SUVRs of both images show similar patterns of regional cerebral alterations. Intrapatient correlation analyses result in a mean coefficient of r=0.94±0.06. Regional interpatient correlation coefficients of the study cohort are greater than 0.81. Radiotracer-specific and variant-specific subcohorts show no difference in the similarity between the images. CONCLUSIONS: The static FMF could be a valid alternative to dynamic early-phase amyloid PET proposed in the literature, and a neurodegeneration biomarker for the diagnosis and classification of PPA in amyloid PET studies.

Microorganisms associated with increased risk of Parkinson's disease.

Parkinson's disease (PD) is a neurodegenerative disorder that affects more than 7 million people worldwide. Its aetiology is unknown, although the hypothesis of a genetic susceptibility to environmental agents is accepted. These environmental agents include fungi, bacteria, and viruses. Three microorganisms are directly associated with a significantly increased risk of developing Parkinson's disease: the fungal genus Malassezia, the bacterium Helicobacter pylori, and the hepatitis C virus. If the host is vulnerable due to genetic susceptibility or immune weakness, these microorganisms can access and infect the nervous system, causing chronic neuroinflammation with neurodegeneration. Other microorganisms show an epidemiological association with the disease, including the influenza type A, Japanese encephalitis type B, St Louis, and West Nile viruses. These viruses can affect the nervous system, causing encephalitis, which can result in parkinsonism. This article reviews the role of all these microorganisms in Parkinson's disease.

Optimización de la estrategia de unión en el diseño de compuestos multidiana prometedores para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer / Improved linkage design for the discovery of multitarget ligands as powerful drugs for Alzheimer’s disease

Los fármacos multidiana son entidades moleculares diseñadas para presentar más de una actividad biológica. Debido a esta propiedad, estos compuestos son considerados herramientas privilegiadas para el tratamiento de enfermedades complejas como las infecciones bacterianas, el cáncer o las enfermedades neurodegenerativas. Las estrategias de diseño para crear fármacos multidiana han sido típicamente unión, fusión e incorporación. En este trabajo presentamos la creación de compuestos multidiana combinando fragmentos activos de tal manera que puedan inhibir una tercera diana adicional una vez unidos, con el objetivo de crear fármacos prometedores para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. Este tipo de fármacos multidiana resultan muy apropiados para el tratamiento de estas patologías multifactoriales, de las que a día de hoy se desconoce su etiología y que carecen de tratamientos efectivos. Para conseguir este objetivo hemos combinado fragmentos de moléculas que inhiben quinasas involucradas en los mecanismos patomoleculares principales de la enfermedad de Alzheimer como la agregación de tau, la neuroinflamación y la disminución de la neurogénesis. Además se ha buscado una tercera actividad en la enzima BACE1, responsable patología del β-amiloide en la enfermedad de Alzheimer. Finalmente, y tras los resultados prometedores obtenidos con los fármacos multidiana, hemos comenzado a implementar la técnica de química click in situ para optimizar la selección de inhibidores utilizando la enzima BACE1 como molde de reacción. (AU)

Multitarget drugs are molecular entities that are designed to present more than one biological activity. They are arising as powerful tools to tackle complex diseases including bacterial resistances, cancer or neurodegenerative diseases. Typically, the rational strategies to design multitarget drugs are linkage, fusion and incorporation or merge. Here we present the creation of a multitarget drug combining active fragments in a way that could inhibit an additional third target with the objective to create powerful modulating agents for neurodegenerative diseases. Multitarget compounds are ideally suited for the treatment of these pathologies due to their unknown etiology, multifactorial pathology and lack of efficient treatments. To achieve this aim we have combined fragments that inhibit kinases involved in the main pathomolecular pathways of Alzheimer’s disease such as tau aggregation, neuroinflammation and decreased neurogenesis, looking for a third action in BACE1, responsible of β-amyloid production. Finally, and after the successful results obtained using this methodology, we have started to implement the in situ click chemistry technique to better select the multitarget compounds using BACE1 as a template. (AU)

Hierro: desde la homeostasis a la muerte por ferroptosis / Iron: from normal homeostasis to death by ferroptosis

Resumen El hierro (Fe) es un elemento vital para casi todos los organismos debido a su facilidad para donar y aceptar electrones. Es cofactor de muchas proteínas y enzimas necesarias para la adecuada utilización del oxígeno y la generación de energía. Su desregulación se relaciona a procesos de estrés oxidativo y muerte celular mediada por Fe(II) denominada ferroptosis. Las células de mamíferos utilizan múltiples mecanismos para garantizar la adquisición del hierro como nutriente esencial, que se encuentra oxidado [Fe(III)], y que debe ser reducido a Fe(II) para su adecuada utilización intracelular. Cada etapa de transferencia del hierro a través de las membranas biológicas exige una reconversión de su estado de oxidado a reducido y viceversa, dependiendo del paso metabólico implicado. La distorsión de dichos procesos se asocia con varias enfermedades: desde la deficiencia de hierro debida a defectos en la adquisición o distribución del metal, que causa anemia, a la sobrecarga de hierro que resulta de una absorción excesiva de hierro o en una utilización defectuosa, que causa una sobreoferta de Fe(II) en los tejidos y que lleva a un daño oxidativo y a la muerte celular. Existen múltiples mecanismos regulatorios que en conjunto aseguran el equilibrio en la homeostasis del hierro. Esta actualización describe los avances recientes en las vías reguladoras del hierro, así como en los mecanismos subyacentes al tráfico de dicho elemento desde su absorción, principalmente biodistribución y su uso intracelular, quizás el área más importante donde se define su adecuada utilización o la muerte celular por ferroptosis.

Abstract Iron (Fe) is a vital element for almost all organisms due to its ability to donate and accept electrons with relative ease. It serves as a cofactor for many proteins and enzymes necessary for the proper use of oxygen and energy generation, and its deregulation is related to the processes of oxidative stress and iron-mediated cell death called ferroptosis. Mammalian cells use multiple mechanisms to ensure the acquisition of iron as an essential nutrient, which is normally oxidised in the form of Fe(III) and must be reduced to Fe(II) for adequate intracellular use. Each stage of iron transfer across biological membranes requires a reconversion of its state from oxidised to reduced and vice versa, depending on the metabolic step involved. Distortion of these processes is associated with various diseases, such as iron deficiency due to defects in the acquisition or distribution of the metal that causes anemia, as well as iron overload from excessive iron absorption or defective use, which results in an oversupply of Fe(II) in tissues leading to oxidative damage and cell death. There are multiple regulatory mechanisms that together ensure the balance in iron homeostasis. This update describes the recent advances in the iron regulatory pathways, as well as in the mechanisms underlying iron trafficking from its absorption, mainly biodistribution and its intracellular use, perhaps the most important area where its adequate utilisation or cell death by ferroptosis is defined.

Resumo O ferro (Fe) é um elemento vital para quase todos os organismos devido à sua capacidade de doar e aceitar elétrons com relativa facilidade. O ferro serve como cofator para muitas proteínas e enzimas necessárias para o uso adequado do oxigênio e geração de energia, e a sua desregulação está relacionada a processos de estresse oxidativo e morte celular mediada por Fe(II) denominado ferroptose. As células de mamíferos utilizam múltiplos mecanismos para garantir a aquisição de ferro como nutriente essencial, que normalmente é oxidado na forma de Fe(III) e deve ser reduzido a Fe(II) para o uso intracelular adequado. Cada estágio de transferência de Fe através das membranas biológicas requer uma reconversão de seu estado de oxidado para reduzido e vice-versa, dependendo da etapa metabólica envolvida. A distorção desses processos está associada a várias doenças: desde a deficiência de ferro devido a defeitos na aquisição ou distribuição do metal que causa a anemia, até a sobrecarga de ferro resultante da absorção excessiva de ferro ou utilização defeituosa, que causa um excesso de oferta de Fe(II) nos tecidos levando ao dano oxidativo e morte celular. Existem múltiplos mecanismos regulatórios que juntos garantem o equilíbrio na homeostase do ferro. Esta atualização descreve os avanços recentes nas vias reguladoras do ferro, bem como nos mecanismos subjacentes ao tráfico deste elemento desde a sua absorção, principalmente biodistribuição e seu uso intracelular, talvez a área mais importante onde sua utilização adequada ou morte celular por ferroptose é definido.

Retinal neurodegeneration in patients with type 2 diabetes mellitus without diabetic retinopathy.

In diabetes mellitus (DM) patients retinal complications were typically considered part of a vascular process. Recent research suggests that retinal degeneration in DM might also be caused by a neuropathy that could precede microvascular alterations. The present work reviews the currently available bibliography about neurodegeneration in patients with type 2 DM (DM2) without diabetic retinopathy (DR). In patients with non-severe, early DM2 without DR and good metabolic control visual function parameters show early abnormalities that precede clinical DR (in which we diagnose with a conventional ophthalmological examination). Using optical coherence tomography (OCT) technology, a reduction in macular and peripapillary thickness has been observed in different studies. Recent researches suggest that systemic complications (especially ischaemia) and a possible microvascular alteration eventually contributes to retinal neurodegeneration, which opens the door to new studies that include new techniques for evaluating the microvascularization of the retinal layers.

Objective Diagnosis of Fibromyalgia Using Neuroretinal Evaluation and Artificial Intelligence / Diagnóstico objetivo de fibromialgia analizando la neurorretina con inteligencia artificial

ResumenAntecedentes/Objetivo: Identificar biomarcadores objetivos de fibromialgia (FM) apli-cando inteligencia artificial a datos estructurales de retina obtenidos mediante tomogra-fía de coherencia óptica Swept Source (TCO-SS). Método: Se evaluó una cohorte de 29 pacientes con FM y otra de 32 sujetos control, registrando los espesores de la retina completa, de varias capas de la retina [capa de células ganglionares (CCG+), CCG amplia-da (CCG++, entre la membrana limitante interna y los límites de la capa nuclear interna) y capa de fibras nerviosas (CFNR)] y de la coroides, mediante TCO-SS. La capacidad dis-criminante se evaluó mediante el área bajo la curva ROC (AROC) y el algoritmo Relief. Se implementó un sistema de ayuda al diagnóstico con clasificador automático. Resultados: No se observó diferencia significativa (p ≥ 0,660) en la coroides, pero sí en el sector in-ferior del anillo interno de la CFNR (p = 0,010) y en los cuatro sectores del anillo interno en las capas CCG+, CCG++ y retina completa. Utilizando un árbol de decisión ensemble RUSBoosted como clasificador de las características con mayor capacidad discriminante, se obtuvo una predicción alta (AROC = 0,820). Conclusiones: Se identifica un potencial biomarcador objetivo y no invasivo para el diagnóstico de FM basado en el análisis de la neurorretina mediante TCO-SS.

AbstractBackground/Objective: This study aims to identify objective biomarkers of fibromyalgia (FM) by applying artificial intelligence algorithms to structural data on the neuroretina obtained using swept-source optical coherence tomography (SS-OCT). Method: The study cohort comprised 29 FM patients and 32 control subjects. The thicknesses of complete retina, 3 retinal layers [ganglion cell layer (GCL+), GCL++ (between the inner limiting membrane and the inner nuclear layer boundaries) and retinal nerve fiber layer (RNFL)] and choroid in 9 areas around the macula were obtained using SS-OCT. Discriminant capacity was evaluated using the area under the curve (AUC) and the Relief algorithm. A diagnostic aid system with an automatic classifier was implemented. Results: No significant difference (p ≥ .660) was found anywhere in the choroid. In the RNFL, a significant difference was found in the inner inferior region (p = .010). In the GCL+, GCL++ layers and complete retina, a significant difference was found in the 4 regions defining the inner ring: temporal, superior, nasal and inferior. Applying an ensemble RUSBoosted tree classifier to the features with greatest discriminant capacity achieved accuracy = .82 and AUC = .82. Conclusions: This study identifies a potential novel objective and non-invasive biomarker of FM based on retina analysis using SS-OCT.

Neurodegeneración retiniana en pacientes diabéticos tipo 2 sin retinopatía diabética / Retinal neurodegeneration in patients with type 2 diabetes mellitus without diabetic retinopathy

La retinopatía diabética (RD) tradicionalmente se ha considerado parte de un proceso vascular. Investigaciones recientes sugieren que la degeneración de la retina en la diabetes mellitus (DM) podría ser causada también por una neuropatía y que la neurodegeneración retiniana precedería a las alteraciones microvasculares. El presente artículo revisa la bibliografía existente sobre neurodegeneración en pacientes con DM tipo 2 (DM2) sin RD. En los pacientes con DM2 no severa, temprana, con buen control metabólico y sin RD, las pruebas de función visual muestran anormalidades precoces que anteceden a la aparición de la RD clínica (la que diagnosticamos con una exploración oftalmológica convencional). Utilizando la tomografía de coherencia óptica (OCT) se observa que en estos pacientes existe una disminución en el espesor de distintas capas de la retina, tanto en el área macular como peripapilar. Recientes estudios sugieren que las complicaciones sistémicas (especialmente la isquemia) y una posible alteración microvascular contribuyen a la neurodegeneración retiniana, lo que abre la puerta a nuevos estudios que incluyan nuevas técnicas de evaluación de la microvascularización de las capas internas de la retina como la angio-OCT (AU)

In diabetes mellitus (DM) patients retinal complications were typically considered part of a vascular process. Recent research suggests that retinal degeneration in DM might also be caused by a neuropathy that could precede microvascular alterations. The present work reviews the currently available bibliography about neurodegeneration in patients with type 2 DM (DM2) without diabetic retinopathy (DR). In patients with non-severe, early DM2 without DR and good metabolic control visual function parameters show early abnormalities that precede clinical DR (in which we diagnose with a conventional ophthalmological examination). Using optical coherence tomography (OCT) technology, a reduction in macular and peripapillary thickness has been observed in different studies. Recent researches suggest that systemic complications (especially ischaemia) and a possible microvascular alteration eventually contributes to retinal neurodegeneration, which opens the door to new studies that include new techniques for evaluating the microvascularization of the retinal layers (AU)