Asociación de los Lipopolisacáridos Bacterianos en la patología de la Enfermedad de Alzheimer

Las bacterias gramnegativas se reportan como los microorganismos predominantes en el cerebro humano normal. En artículos anteriores hemos comentado sobre los mecanismos que tienen las endotoxinas lipopolisacáridas (LPS) para causar neuroinflamación y sus consecuencias. Pero las investigaciones han ido un poco más lejos, asociando a estas moléculas con la aparición clínica de enfermedades neurodegenerativas como la Enfermedad de Alzheimer (EA).

La EA, es un trastorno progresivo que se manifiesta por la pérdida gradual de la memoria y el posterior deterioro de las funciones mentales y del comportamiento. El principal factor de riesgo para la EA es la edad avanzada. No obstante, hay otros factores involucrados en su patogénesis como la diabetes mellitus, la hiperlipidemia, la obesidad, los factores vasculares y la depresión. La hipótesis predominante para EA es la amiloide, la cual establece que los cambios en el procesamiento proteolítico de la proteína precursora amiloide conduce a la acumulación del péptido amiloide beta (Aβ), desencadenando una respuesta inmune que impulsa la neuroinflamación y la neurodegeneración. Sin embargo, en los últimos años, los investigadores vienen prestando especial atención a la influencia de la microbiota intestinal en la modulación de las funciones neuroinmunes.

Siguiendo estos estudios, se refieren evidencias de que la exposición de LPS de Bacteroides fragilis, bacteria gramnegativa abundante en el tracto gastrointestinal, a las células cerebrales primarias humanas es un inductor excepcionalmente potente del factor de transcripción proinflamatorio NF-kB (p50/p65). Un complejo conocido desencadenante en la expresión de vías patógenas implicadas en la inflamación neurodegenerativa.

Por otra parte, en estudios llevados a cabo en ratas, se demostró que las bacterias gramnegativas como la Escherichia coli, pueden depositar placas de b-amiloide en el cerebro de estos mamíferos. Más adelante, en investigaciones efectuadas con muestras de tejidos cerebral humano comúnmente involucrados en la EA como la materia gris del giro temporal superior y la materia blanca del lóbulo frontal, se encontró no solo la presencia de LPS sino además, la proteína pili E. coli k99. Las endotoxinas LPS fueron localizadas con los péptidos  Ab_1-40/42 en placas amiloides y alrededor de los vasos sanguíneos. No obstante, los resultados siguen sin ser concluyentes en si estas moléculas bacterianas son una causa o consecuencia de la lesión en el cerebro con EA.

Una gran interrogante es cómo acceden al cerebro los LPS y otras moléculas relacionadas con bacterias Gram+ y Gram-, lo cual podría estar promovido por el daño en la barrera hematoencefálica que producen las endotoxinas bacterianas gramnegativas. Algunos estudios certifican la presencia de bacterias vivas en el cerebro y apoyan la teoría de que cada órgano, incluyendo el cerebro, tiene su propia microbiota.

La comprensión de estos mecanismos subyacentes puede proporcionar nuevas perspectivas sobre las nuevas estrategias terapéuticas para la EA y otras patologías neurodegenerativas. Gracias a compañías que apuestan por la investigación como Wako Chemicals, distribuidora de reactivos para laboratorio, los científicos disponen de las herramientas más novedosas para el descubrimiento de nuevos conocimientos, medicamentos y procedimientos clínicos. La división LAL de Wako comercializa la línea PYROSTAR™ con reactivos de alta pureza, accesorios y equipos para la detección cualitativa y cuantitativa de endotoxinas bacterias mediante el método LAL (Lisado de Amebocitos de Limulus). El lisado de amebocitos de Limulus es un extracto acuoso de células sanguíneas (amebocitos) del cangrejo herradura (Limulus polyphemus), compuesto por una cascada de enzimas tipo tripsina capaz de reaccionar frente a pequeñas cantidades de endotoxinas. Entre sus ventajas podemos encontrar su elevada sensibilidad y simplicidad, menor tiempo requerido y volumen de muestras, además de ser un método de cuantificación.

El catálogo PYROSTAR™ incluye kits de reactivos LAL como:

• El Ensayo Simple de Limulus PS, para la detección de endotoxinas con el método Pyrosep™.
• La serie PYROSTAR™ ES-F, un reactivo LAL específico a endotoxina para su determinación sin la interferencia de glucanos en la muestra.
• El Kit KY color Limulus diseñado para un análisis colorimétrico en función del tiempo mediante un sustrato sintético que genera un color amarillo y puede detectar específicamente la endotoxina con alta sensibilidad.
• Agua libre de endotoxina y Endotoxina estándar de control a partir de E. coli.
• El lector cinético de incubación computarizado Toxinometer ET-6000 con el software Toximaster QC7 para un trabajo eficiente y un análisis de datos de alta calidad.
• Accesorios libres de endotoxinas como Tapas y tubos de ensayo, Puntas de pipetas Bioclean® y Placas Wako Bioclean®, entre otros.

Bibliografía:

1) A Kohler, C. M. (2016). The gut-brain axis, including the microbiome, leaky gut and bacterial translocation: mechanisms and pathophysiological role in Alzheimer’s disease. Current Pharmaceutical Design, 22(40), 6152-6166.

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4) Lukiw, W. J. (2016). Bacteroides fragilis Lipopolysaccharide and Inflammatory Signaling in Alzheimer’s Disease. Frontiers in Microbiology, 7, 1544.

5) Zhan, X., Stamova, B., Lee-Way, J., DeCarli, C., Phinney, B., & Sharp, F. R. (Noviembre de 2016). Gram-negative bacterial molecules associate with Alzheimer disease pathology. Neurology, 87, 2324-2332.

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Toxinometer® ET-6000	Solución extractora de endotoxina	BioClean® Series