Un nuevo método facilita el estudio de los lípidos oxidados vinculados a enfermedades neurodegenerativas

Con esta técnica, científicos del Centro de Investigaciones en Procesos Redox en Biomedicina de la Universidad de São Paulo, en Brasil, identificaron un conjunto de moléculas alteradas en animales modelos de esclerosis lateral amiotrófica

Agência FAPESP* – Los lípidos constituyen un tipo diversificado de biomoléculas con diversas funciones, que van desde la reserva de energía hasta la regulación de procesos celulares fundamentales. Los lípidos oxidados han venido siendo objeto de una gran atención últimamente por estar relacionados con el estrés oxidativo, la inflamación y la señalización celular. Las oxilipinas, por ejemplo, son moléculas derivadas de la oxidación de los ácidos grasos poliinsaturados (PUFA, por sus siglas en inglés) que han sido asociadas a la aparición de enfermedades neurodegenerativas.

Para trazar un perfil de las oxilipinas en la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), una enfermedad neurodegenerativa fatal, científicos del Centro de Investigaciones en Procesos Redox en Biomedicina (Redoxoma), un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) de la FAPESP con sede en el Instituto de Química de la Universidad de São Paulo (IQ-USP), en Brasil, establecieron y validaron un método de altísimo rendimiento. Dicha técnica, basada en la cromatografía líquida acoplada a la espectrometría de masas de alta resolución, se aplicó para analizar simultáneamente 126 oxilipinas en el plasma. La referida investigación estuvo liderada por Sayuri Miyamoto, docente del IQ-USP.

Con la mencionada herramienta, los investigadores analizaron el plasma de un modelo animal (rata) de ELA y descubrieron oxilipinas alteradas en los animales sintomáticos que reflejan estrés oxidativo, inflamación y hipermetabolismo lipídico. Según los científicos, las oxilipinas pueden convertirse en biomarcadores para el monitoreo de la progresión de la enfermedad.

“Este método fue la clave de ese trabajo. La gran mayoría de los métodos se valen de la espectrometría de masas de baja resolución para cuantificar las oxilipinas y otras moléculas, una técnica que posee una alta sensibilidad, pero que no tiene un poder muy grande de caracterización. En tanto, con la espectrometría de masas de alta resolución, contamos con una precisión mucho mayor para la caracterización de las oxilipinas y también con una alta sensibilidad. Unimos los dos aspectos más relevantes y caracterizamos con el máximo posible de exactitud una cantidad muy grande de oxilipinas”, afirma Adriano de Britto Chaves Filho, quien desarrolló la investigación con el apoyo de la FAPESP durante su posdoctorado. El investigador es el autor principal del artículo, publicado en la revista Free Radical Biology and Medicine.

La esclerosis lateral amiotrófica es una enfermedad neurodegenerativa caracterizada por la disfunción progresiva y la muerte de las neuronas motoras del cerebro y de la médula espinal, que provoca la atrofia muscular, la parálisis y la muerte del paciente. Alteraciones en el metabolismo lipídico, una inflamación crónica y el estrés oxidativo están fuertemente relacionados con la progresión de la enfermedad.

El estrés oxidativo

“Diseñamos un método targeted [dirigido a un blanco], enfocado en la cuantificación de 126 oxilipinas. No es que encontramos todas ellas en la muestra biológica, por supuesto. Hallamos 56 oxilipinas, de las cuales 17 aparecían significantemente modificadas”, comenta De Britto Chaves Filho.

Los datos del análisis revelaron que en el plasma de las ratas con ELA, las oxilipinas relacionadas con la inflamación y con el estrés oxidativo derivadas del ácido araquidónico, tales como las prostaglandinas y los monohidróxidos, aparecían en aumento. Por otra parte, las oxilipinas derivadas del ácido linoleico implicadas en la absorción de los ácidos grasos y en la betaoxidación, que reciben el nombre de DiHOMES, se encontraban menguadas.

Esos DiHOMES están relacionados con el proceso de hipermetabolismo, que se caracteriza por la movilización de los ácidos grasos del tejido adiposo para concretar la betaoxidación, debido a una demanda mayor de energía, que deriva en la pérdida de peso. En pacientes con ELA, cuanto menor es la cantidad de tejido adiposo, peor es el pronóstico. El hipermetabolismo es una característica determinante en las personas con ELA, que padecen una severa pérdida de peso en los estadios finales de la enfermedad”, afirma Miyamoto. El grupo de la investigadora estudiara ahora la fuente de esos DiHOMES y su relación con el desarrollo de la esclerosis lateral amiotrófica.

Otro resultado interesante fue el incremento de cetonas derivadas del ácido araquidónico y del ácido linoleico tanto en los animales enfermos sintomáticos como en los del grupo de control de 120 días de vida, lo cual demuestra que la edad también modula el metabolismo de las oxilipinas en el plasma.

Según sean sus propiedades químicas, las oxilipinas pueden tener diversas funciones biológicas y actuar como moléculas de señalización, al propagar señales a través de las células y modificar biomoléculas tales como proteínas y ADN. Pueden tener actividades tanto proinflamatorias como prorresolución (es decir, que favorecen el final de la inflamación). Una de las funciones mejor establecidas de algunas oxilipinas, como las prostaglandinas, es la de mediación de los procesos inflamatorios.

Según De Britto Chaves Filho, la investigación también “abre puertas en el contexto de la enfermedad para la investigación de los mecanismos asociados con las alteraciones de las oxilipinas”. Los científicos remarcan que la concreción de un análisis global y abarcador de oxilipinas aún se erige como un desafío. “Son sumamente diversas y poseen una isomería compleja: muchas de ellas comparten la misma fórmula molecular, la misma cantidad de carbono, de oxígeno y de hidrógeno: solamente el ordenamiento de esos átomos es distinto”. Se suma a ello la inestabilidad química de estas moléculas y su baja concentración en las muestras biológicas.

De allí la importancia de esta herramienta de análisis que permite investigar el perfil de las oxilipinas no solamente en ELA, sino también en otras patologías. “Sería interesante que pudiésemos efectuar un estudio comparativo de ELA con otras enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer, por ejemplo, y ver si ese perfil es distinto, pues lo valioso cuando efectuamos un análisis comprensivo es establecer un perfil, un panel de oxilipinas alteradas. Podríamos tener perfiles diferentes que puedan ser muy característicos de cada enfermedad”, explica Miyamoto.

Puede leerse el artículo intitulado Plasma oxylipin profiling by high resolution mass spectrometry reveal signatures of inflammation and hypermetabolism in amyotrophic lateral sclerosis en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0891584923005993.

* Con información del Redoxoma, un Centro de Investigación, Innovación y Difusión de la FAPESP.