Phosphorylation

Investigadores han descubierto que la disminución de los niveles de PPP2R5C en la sangre podría ser una señal temprana de la patología de Alzheimer, ofreciendo nuevas perspectivas sobre la regulación de la proteína tau y futuras estrategias de diagnóstico.

Estudio: PPP2R5C neuronal en plasma como un posible biomarcador para el diagnóstico temprano de la enfermedad de Alzheimer

En un estudio reciente publicado en la revista Cell Reports Medicine, los investigadores identificaron la subunidad reguladora B’β de la proteína fosfatasa 2 (PPP2R5C) como un posible biomarcador temprano asociado con la enfermedad de Alzheimer (AD).

Patología de la enfermedad de Alzheimer y la necesidad de biomarcadores tempranos

La enfermedad de Alzheimer es la forma más común de demencia y afecta desproporcionadamente a la población envejecida. Los cambios patológicos en la enfermedad de Alzheimer comienzan décadas antes de la aparición de los síntomas, lo que destaca la importancia de identificar biomarcadores tempranos fiables para permitir intervenciones modificadoras de la enfermedad en etapas preclínicas. Las herramientas de diagnóstico actuales, como la tomografía por emisión de positrones (PET) y el análisis del líquido cefalorraquídeo (CSF), son costosas e invasivas, lo que limita su aplicación clínica generalizada.

Una característica central de la patología de la enfermedad de Alzheimer es la hiperfosforilación de la proteína tau, que altera la estabilidad de los microtúbulos y promueve la formación de ovillos neurofibrilares (NFTs), lo que finalmente conduce a la disfunción neuronal y la muerte celular. Dado que la fosforilación de la proteína tau desempeña un papel fundamental en la progresión de la enfermedad de Alzheimer, los reguladores de la fosforilación de la proteína tau pueden servir como candidatos a biomarcadores de diagnóstico.

La proteína fosfatasa 2A (PP2A) representa aproximadamente el 70% de la actividad total de la fosfatasa tau en el cerebro humano. PP2A es un complejo heterotrimérico compuesto por subunidades de andamiaje y catalíticas asociadas con subunidades reguladoras variables. PPP2R5C está altamente expresada en el cerebro, y investigaciones previas han relacionado un polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) en el gen PPP2R5C con el riesgo de enfermedad de Alzheimer. Antes de este estudio, no estaba claro si la PPP2R5C en sí misma podría funcionar como un biomarcador de diagnóstico.

Identificación proteómica de PPP2R5C en exosomas derivados de neuronas

Los investigadores investigaron los niveles de PPP2R5C en exosomas derivados de neuronas (NDEs) aislados de muestras de plasma. La cohorte de descubrimiento incluyó a 4 individuos cognitivamente normales (CN), 4 participantes con enfermedad de Alzheimer familiar presintomática (pre-FAD) y 5 pacientes con enfermedad de Alzheimer familiar (FAD). El análisis proteómico sin etiquetar mostró que un péptido específico de PPP2R5C disminuyó progresivamente de pre-FAD a FAD en comparación con los controles cognitivamente normales.

Esta observación se validó en una segunda cohorte que constaba de 32 controles CN, 20 pacientes con enfermedad de Alzheimer esporádica y 12 individuos con deterioro cognitivo leve amnésico (aMCI) utilizando un análisis NDE dirigido. Los hallazgos sugirieron que la expresión reducida de PPP2R5C puede estar asociada con los procesos patológicos tempranos de la enfermedad de Alzheimer.

PPP2R5C plasmática como un biomarcador mínimamente invasivo

Dado que el aislamiento de NDEs del plasma es técnicamente desafiante, los investigadores evaluaron la PPP2R5C plasmática total como un candidato a biomarcador más práctico. En una tercera cohorte que comprendía 15 pacientes con FAD y 15 controles CN, los niveles de PPP2R5C plasmática fueron significativamente más bajos en los pacientes con AD.

Análisis adicionales mostraron que los niveles de PPP2R5C plasmática fueron aproximadamente un 61,3% más bajos en aMCI y un 31,6% más bajos en AD que en los controles CN. El grupo de AD exhibió un 52,1% menos de PPP2R5C plasmática que el grupo de aMCI.

La PPP2R5C plasmática distinguió la enfermedad de Alzheimer de los controles CN con un área bajo la curva característica operativa del receptor (AUROC) de 0,8494 y diferenció aMCI de los controles con un AUROC de 0,7360. La diferenciación entre aMCI y AD produjo un AUROC de 0,5931, lo que indica una capacidad limitada de discriminación de etapas.

La PPP2R5C plasmática se asoció positivamente con las puntuaciones del Examen del Estado Mental Mini (MMSE) y se correlacionó negativamente con los niveles de tau 181 fosforilada en plasma (p-tau181), p-tau217 y p-tau231, lo que respalda su relevancia para la patología de la proteína tau.

Patrones de expresión cerebral y cambios tempranos en la etapa de Braak

Los análisis cerebrales post mortem revelaron niveles más bajos de PPP2R5C en pacientes con enfermedad de Alzheimer envejecidos en comparación con individuos CN jóvenes y CN envejecidos, lo que sugiere que el envejecimiento por sí solo no reduce sustancialmente la expresión de PPP2R5C.

La tinción inmunohistoquímica de muestras cerebrales de Alzheimer clasificadas por Braak mostró que la expresión de PPP2R5C disminuyó tan pronto como en la etapa II de Braak, cuando los NFTs aún eran relativamente limitados. En las etapas II y IV de Braak, los niveles de PPP2R5C se mantuvieron constantemente bajos a pesar del aumento de la acumulación de NFTs, lo que respalda la hipótesis de que la reducción de PPP2R5C puede preceder a una patología tau extensa.

Papel mecanicista de PPP2R5C en la regulación de la proteína tau

Los experimentos de co-inmunoprecipitación demostraron la interacción entre PPP2R5C y la proteína tau. El aumento de la expresión de PPP2R5C redujo los niveles de proteína tau fosforilada y proteína tau total al tiempo que mejoraba la actividad enzimática de PP2A. El silenciamiento de PPP2R5C disminuyó la actividad de PP2A, lo que sugiere un papel regulador más que una mera asociación correlativa.

Los experimentos con inhibidores farmacológicos indicaron que la degradación de la proteína tau impulsada por PPP2R5C se bloqueó mediante inhibidores de la autofagia-lisosoma, incluidos la cloroquina, la leupeptina y el cloruro de amonio, pero no mediante el inhibidor del proteasoma MG132. Estos hallazgos implican la vía autofagolisosomal en la eliminación de la proteína tau mediada por PPP2R5C.

Dado que el complejo unc-51-like kinase 1 (ULK1) regula la inducción temprana de la autofagia, los investigadores evaluaron su participación. El inmunoblotting mostró una correlación negativa entre la expresión de PPP2R5C y la proteína ULK1 fosforilada. El acoplamiento molecular sugirió que PPP2R5C se une a una región accesible en ULK1, y la co-inmunoprecipitación confirmó la interacción, aunque la afinidad de unión no se cuantificó directamente.

Implicaciones clínicas y necesidades de validación futura

En conjunto, los hallazgos sugieren que PPP2R5C puede servir como un candidato a biomarcador plasmático asociado con los procesos patológicos tempranos de la enfermedad de Alzheimer. La reducción de PPP2R5C pareció preceder a la hiperfosforilación de la proteína tau y no se observó en individuos cognitivamente normales envejecidos.

Mecanísticamente, PPP2R5C interactúa con la proteína tau, modula la actividad de PP2A y promueve la degradación de la proteína tau a través de una vía autofagolisosomal dependiente de ULK1. Sin embargo, el estudio no establece PPP2R5C como un marcador diagnóstico definitivo.

Se necesitan estudios de cohorte más amplios, longitudinales y étnicamente diversos para validar estos hallazgos. La estandarización de los ensayos y los estudios de reproducibilidad serán esenciales antes de que la PPP2R5C plasmática pueda incorporarse a los flujos de trabajo de detección clínica o de diagnóstico temprano de la enfermedad de Alzheimer.