La Esquizofrenia:

La esquizofrenia es una enfermedad crónica que invalida y que afecta a aproximadamente el 1% de la población mundial. Entre el 2 y 3 % presentan trastorno esquizotípico de la personalidad, en una forma leve, sin comportamiento abiertamente psicótico.

Se caracteriza por:

-> Episodios psicóticos: estados mentales diferenciados, a menudo reversibles. Alguno de los procesos del pensamiento el paciente no es capaz de examinar la realidad correctamente.

Durante un episodio el paciente:

No examina sus creencias ni percepciones de manera realista. Pierde el análisis de la realidad, además de otras funciones mentales superiores: se acompañan: delirios, alucinaciones auditivas y/o visuales, pensamiento incoherente, alteración de la memoria, confusión en ocasiones. A menudo oyen voces internas.

-> Signos prodrómicos: Son entre otros el aislamiento social, retraimiento, conductas e ideas extrañas, abandono de la higiene personal y el afecto aplanado.

Al pródromo le sigue uno o dos episodios psicóticos que pueden estar muy distanciados en el tiempo. Entre ellos un estado de Síntomas negativos, estos son: aislamiento social, poca capacidad de excitación emocional, empobrecimiento del impulso social, pobreza del habla, incapacidad para mantener la atención durante periodos prolongados y falta de motivación.

Durante un episodio: síntomas positivos. Que son: Delirios, alucinaciones, pensamiento alterado, incoherencia, pérdida de la asociación normal entre ideas o pobreza del lenguaje junto con pérdida de expresión emocional.

Aunque las causas de la esquizofrenia continúan siendo desconocidas, datos de la familia, gemelos y adopción demuestran claramente agregados en familias, siendo atribuido al grupo factores genéticos más que factores culturales o medioambientales. Los estudios familiares demuestran que los familiares de primer grado presentan un riesgo de padecer el trastorno 10 veces superior al de la población normal, pero no permiten diferenciar los riesgos derivados de factores genéticos y ambientales. Información más específica sobre los factores genéticos de la esquizofrenia procede de los estudios de adopción y gemelos. Los estudios de adopción permiten demostrar la mayor prevalencia del trastorno en hijos de padres biológicos esquizofrénicos educados por padres adoptivos no esquizofrénicos, respecto a hijos adoptivos de padres biológicos que no padecía esquizofrenia. En los estudios de gemelos se ha constatado que la concordancia entre gemelos dicigotos (dos hermanos nacidos en un mismo parto, producto de una doble fecundación, es decir, de la unión de dos óvulos y dos espermatozoides) es del 14% mientras que entre monocigotos (Se dice de cada uno de los gemelos salidos de un solo cigoto, es decir que posee estrictamente el mismo equipamiento genético que su hermano) alcanza el 40 ó 50%. El riesgo de que los descendientes del gemelo monocigoto sano padezcan esquizofrenia es el mismo que el de los del gemelo afecto. Esto indica que el gemelo sano podría presentar un genotipo no expresado de la enfermedad. El estudio de gemelos monocigóticos criados por separado demostró que la concordancia se mantenía pese a los diferentes ambientes postnatales.

También es evidente que no es la esquizofrenia per se la que se hereda, sino una susceptibilidad a ella, y factores medioambientales parecen ser necesarios para la manifestación de la enfermedad en muchos casos, sino en todos.

Factores de riesgo incluyen: complicaciones de obstetricia: hipoxia fetal crónica, bajo peso maternal e incompatibilidad Rh. Otros factores epidemiológicos estudiados son el aumento del riesgo de padecer esquizofrenia de los hijos de mujeres que durante el segundo trimestre de gestación se expusieron a una epidemia de gripe, o el mayor riesgo de esquizofrenia entre los nacidos durante el invierno e inicio de la primavera. También las deficiencias nutricionales de la madre durante el primer trimestre o el estrés intenso durante el embarazo.

Las teorías inmunes y virales sobre el origen de la esquizofrenia se mantienen en vigor, aunque sin datos concluyentes, como los factores causales postnatales más plausibles. Se ha invocado la presencia de retrovirus que alteren el genoma, infecciones virales activas o inactivas, mecanismos inmunopatológicos activados por virus, mecanismos autoinmunes y efectos secundarios de infecciones virales maternas.
Pero incluso en este modelo genético-medioambiental, la heredabilidad es 66%-85%, otra vez se enfatiza la alta proporción de la responsabilidad de influencia de genes.

Factores de Riesgo		Riesgo relativo
Ambiente postnatal	Inmigrante o minoría étnica Consumo crónico de cannabis Aislamiento en la infancia	5 2 2
Ambiente prenatal y perinatal	Complicaciones obstétricas Malnutrición severa (1er Trimestre) Gripe materna (Segundo Trimestre) Nacer en zona urbana Nacer en invierno/inicio de primavera	2 2 2 1,4 1,1

Estudios moleculares intentaron identificar una alteración en la expresión genética que causaba susceptibilidad a la enfermedad. Los estudios de ligamiento pronto estudiaron descartar un locus único mayor, pero sugirieron muchas posibles regiones que podrían ser un loci susceptible y orden de replicación e investigación en futuros estudios. Estas regiones incluyen 5p, 5q, 6p, 6q, 8p, 10p, 13q y 15q.

Identificar los genes, su modo de transmisión y cromosomas responsables ha resultado una difícil tarea en vista del fenotipo impreciso, las muchas fenocopias presentes y los efectos de los factores de riesgo no genéticos.

La llegada de la genética molecular dio un giro en la investigación sobre la esquizofrenia. Cuando fue posible utilizar estudios de ligamiento y asociación para estudiar los marcadores de DNA abarcando el genoma o el gen candidato sospecharon que podía estar relacionado con la enfermedad. La búsqueda comenzó en el cromosoma 5 (por Sherrington).

Estudios de ligamiento: intentan encontrar regiones de cromosomas que tienden a compartirse entre parientes afectados pero no entre parientes no afectados dentro de familias. Generalmente consisten en tres pasos:
1. Se calcula una estadística de ligamiento por todo el genoma de cada uno de los múltiples marcadores de ADN

2. Se identifican los marcadores que los estudios estadísticos revelan significativos.

3. Se examinan más marcadores en esa región para localizar el gen con más precisión.

Las estadísticas son necesarias en estudios de ligamiento para resumir los datos disponibles de diferentes estudios y para ayudar a identificar la configuración de alelos más probable en caso de que las muestras de ADN de uno de los dos padres no ese disponible.

La teoría estadística es muy compleja, pero se puede resumir en dos números importantes:
* Una estadística cuya magnitud aumente con las evidencias del ligamiento, y

* Un número entre 0 y 1 que indique que no exista la probabilidad de ligamiento.

Hay dos tipos de estudios de ligamientos:
- ASP (affected sibling pair = par hermano afectado): se basa en identificar los alelos que fueron heredados por el mismo padre.

- LOD (logarithm of the odds ratio): cálculo del logaritmo de la puntuación del odds ratio.

Estudios de asociación: los análisis de ligamiento han sido extremadamente exitosos para encontrar las bases genéticas de enfermedades con un modo de herencia bien definido (excepto el alzehimer). Pero todavía no se han identificado genes para desórdenes psiquiátricos, por eso los investigadores han pasado a estudios de asociación.

Los “estudios de asociación basados en la población” consideran a genes específicos que se cree que puedan estar involucrados en la patología de un desorden. Estos genes se denominan genes candidatos. Se compara la frecuencia genética entre pacientes y controles. Si el gen candidato estuviera muy próximo al verdadero gen de la enfermedad, podría hallarse una asociación positiva para un gen específico y nos daría un ligamiento débil.

Estos genes se dice que están en “desequilibrio de ligamiento”, esto es que difícilmente se separan por entrecruzamiento.

Por este fenómeno, no necesitamos un gen candidato para estudios de asociación. Los estudios de asociación basados en la población están limitados por diferentes etnias entre pacientes y controles. Además, “estudios de asociación basados en familias”cumplen con familias que tienen al menos un afectado vástago, y se aplica un test de transmisión de desequilibrio de ligamiento. Este test compara el número de veces que los padres heterocigotos transmiten el marcador asociado a sus descendientes afectados según se compara con el otro marcador. Si estas probabilidades difieren del resultado esperado por el azar, entonces el desequilibrio de ligamiento existe, esto es, que el gen está asociado con la enfermedad.

Estudios genéticos moleculares

Estudios de ligamiento

Después del entusiasmo inicial respecto a un potencial ligamiento con le cromosoma 5, estudios posteriores han dado resultados mixtos.

El cromosoma 5q como candidato a factor de riesgo para la esquizofrenia:

1. El cromosoma 5q en estudios previos:

Como ya vimos en la introducción, el cromosoma 5q es uno de los numerosos candidatos a ser un factor de riesgo relevante para la aparición de la esquizofrenia. Este cromosoma pertenece al grupo B de cromosomas del cariotipo humano, según una clasificación que tiene en cuenta tanto el tamaño del cromosoma como la disposición del centrómero.

Este cromosoma, como decíamos antes, es candidato a ser uno de los factores de riesgo que condicionen la aparición de la esquizofrenia, ya que ha aparecido, dando resultados positivos (valores de LOD>1.00), en al menos cuatro estudios de ligamiento previos independientes. No obstante, estos estudios no consiguen definir una región concreta, sino que aparecen resultados positivos en distintas regiones del cromosoma 5q.

En primer lugar, se obtuvieron resultados positivos en estudios de ligamiento en los que se utilizó un conjunto de marcadores RFLP, marcadores de polimorfismo, que detectan cambios en las secuencias de actuación de los enzimas de restricción, y que se utilizan para detectar cambios en poblaciones grandes. Estos marcadores no estaban bien localizados en el cromosoma 5q, pero que se sabía estaban comprendidos en la región 5q11-12, y en los que se obtuvieron valores de LOD de 2,5.

Estudios posteriores sobre las mismas familias que en el primer experimento, mostraron ligamiento cerca del centrómero del cromosoma 5, mientras que otras familias también mostraban ligamiento en la región 5q 22-33, con un LOD de 3,4. También aparecieron resultados positivos en varios estudios en la región 5q 22-31 (LOD =3,56).

Por último, la región más distal que mostraba resultados positivos era la 5q22-34, en estudios realizados sobre un conjunto de familias irlandesas, en el que los valores de LOD obtenidos en los distintos estudios, oscilaban entre el 1,8 y el 3,56.

Así pues, después de numerosos estudios, aunque no se sabía bien que región concreta del brazo q del cromosoma 5 (el brazo largo) era la que estaba relacionada con la esquizofrenia, se tenía un número reducido de candidatos.

Sin embargo, la región que parecía tener más posibilidades de estar relacionada era la región 5q33, ya que mostraba valores de LOD superiores a 3,00 en cuatro estudios previos, en los que se utilizaron marcadores que habían sido probados como relacionados con la esquizofrenia. Una vez identificada la región, lo que había que hacer era buscar el gen implicado en la susceptibilidad a la esquizofrenia.

Vemos aquí una representación del cromosoma 5, perteneciente al grupo B de cromosomas del cariotipo humano, con sus bandas e interbandas. Identificamos en él los brazos p (cortos) y los q (largos). También podemos ver la disposición submetacétrica del cromosoma.

2. El gen Epsin 4 en el cromosoma 5q:

Una vez elegida la región sobre la que hacer el estudio, se procedió a una selección minuciosa de pacientes con esquizofrenia y se procedió al análisis de los cromosomas. Se obtuvieron resultados positivos en el gen Epsin 4, que efectivamente, se encuentra en la región 5q33.

El gen Epsin 4 codifica proteínas que pertenecen a una clase de proteínas que contienen el denominado Dominio ENTH (dominio homólogo epsin N-terminal). Esta secuencia de la proteína se encuentra conservada evolutivamente, y está relacionada con otras proteínas que intervienen el la formación de vesículas asociadas a clatrina, y que por lo tanto tienen un papel muy importante en los mecanismos de transporte celular, ya que aportan estabilidad a las vesículas.

Sin embargo, este descubrimiento no es suficiente para explicar la posible relación entre la esquizofrenia y la alteración en el gen Epsin 4.

3. La endoprotina como elemento de las vesículas:

Una de las proteínas codificadas por el gen Epsin 4 es la endoprotina, una proteína que se aisló por primera vez del cerebro de la rata, y que aparece en gran concentración en las vesículas de los neurotransmisores. Aunque no se conoce del todo su función, parece estar relacionada con los procesos de reciclaje y almacenamiento de los neurotransmisores. Para entender la posible relación entre la alteración y la enfermedad, primero vamos a recordar a grandes rasgos cual es la función de los neurotransmisores en la transmisión del impulso nervioso.

Los neurotransmisores son sustancias químicas que modifican o provocan impulsos nerviosos en una sinapsis. Se sintetizan en la neurona presináptica y son liberados a la hendidura sináptica almacenados en vesículas sinápticas, “saltando” hacia la célula postsináptica. Cada vesícula sináptica almacena unas 10 mil moléculas de neurotransmisor, que se unen a receptores específicos de la sinapsis, lo que provoca una difusión de sodio y potasio que genera un cambio en el potencial de acción de la membrana de la célula postsináptica. Este cambio en la membrana puede conducir a distintos efectos dependiendo de la célula a la que se transmita (si es una neurona, transmisión del impulso nervioso, si es un músculo, contracción, etc.).

Este fallo en los neurotransmisores podría ser la causa de la relación entre la alteración del gen y la aparición de la enfermedad, ya que una alteración en las vesículas puede resultar en fallos en la transmisión del impulso nervioso, y que a la larga, estos fallos, sumados a los factores ambientales, condujesen a la aparición de la enfermedad. Sin embargo, es necesario que se realicen estudios de replicación para dejar establecida definitivamente esta relación entre el gen Epsin 4 y la esquizofrenia.

Si bien es cierto que tras estos estudios parece evidente que el cromosoma 5q es uno de los responsables de la aparición de la enfermedad, no podemos dejar de investigarlo. Sería positivo orientar futuros estudios a la identificación de la/s secuencia/s responsables de la alteración, así como estudios sobre el papel concreto de la endoprotina en el mecanismo de la formación y reciclaje de vesículas.

• Estudio del cromosoma 22.

La posible influencia de la Catecol-O-methyltransferasa (COMT) en la esquizofrenia

El gen COMT, localizado en el cromosoma 22, en la región 11 del brazo “q” o corto (t22q11), es uno de los principales loci relacionados con la esquizofrenia.

La Catecol-O-metiltransferasa (COMT) es una enzima clave para la eliminación de la dopamina en la corteza prefrontal del cerebro humano. Una variación genética en este enzima está asociado con una alteración de la función de la corteza prefrontal y un alto riesgo de esquizofrenia.

Desde su descubrimiento, la COMT ha sido un enzima importante en bioquímica, farmacología y más recientemente en técnicas genéticas relacionadas con el metabolismo de “catecoles” y sus aplicaciones clínicas. La COMT cataliza la transferencia de un grupo metilo desde una S-adenosil-metionina (SAM) a un grupo hidroxilo de un núcleo catecol. Variaciones genéticas en COMT se relacionan con numerosos fenotipos clínicos: desde ansiedad hasta cáncer, pasando por el alto riesgo a la esquizofrenia.

A pesar de estar sintetizada sobretodo por el cerebro, parece que la COMT juega un papel muy importante en el flujo de dopamina de la corteza prefrontal, donde existe un transportador específico, unas 1.000 veces más afín a la dopamina que la COMT, pero presente en unas cantidades tan bajas, que parece no afectar a los niveles extracelulares de dopamina. Por tanto, la inactivación de la dopamina en esta zona parece ser competencia de enzimas catabólicos, siendo la COMT una de ellas. Y dado el papel que juega la dopamina prefrontal en la memoria activa, no es sorprendente suponer que la COMT podría desempeñar una función cognitiva en esta zona del cerebro.

Hay dos promotores, P1 y P2, que controlan la transcripción para 2 mRNAs diferentes: uno más largo del promotor P2 que codifica para una COMT de membrana (MB-COMT), y otro más corto del promotor P1, que codifica para un COMT soluble (S-COMT). El MB-COMT tiene una mayor afinidad de sustrato pero una actividad catalítica menor que la S-COMT. La MB-COMT se expresa mayoritariamente en neuronas del cerebro, mientras que la S-COMT lo hace en otros tejidos, tales como el hígado, la sangre y los riñones.

En la duplicación de estos genes, es relativamente fácil que se produzca lo que en inglés se conoce como SNPs, o Single Nucleotide Polymorphisms, cambios de un solo nucleótido en la secuencia, que pueden no tener consecuencias, debido a que varios codones codifican para un mismo aminoácido, o variar la naturaleza del aminoácido a sintetizar...como veremos en el siguiente caso.

La COMT humana tiene un polimorfismo funcional muy común, es decir, una sustitución GA en el exón 4 que altera el codón del aminoácido en la posición 108 en el caso de la S-COMT (Val108Met), o en la posición 158 en el caso de la MB-COMT (Val158Met), lo que provoca un importante cambio en la actividad enzimática tanto en la sangre como en el hígado sobre todo.

El alelo Val codifica para un enzima con una mayor estabilidad en un intervalo de temperatura de 37ºC a 56ºC, pero hay una gran variabilidad en esta diferencia respecto al alelo Met, debido quizá a otros polimorfismos dentro de la COMT, como los existentes en el intrón 1o en la región 3' o en la región 5', los tres asociados con un alto riesgo de esquizofrenia y posibilidad de afectar a la expresión de COMT.

Sin embargo no se conoce si alguna otra variación, aparte de la Val/Met, puede afectar a la integridad de la proteína o su actividad enzimática. Es más, la actividad de COMT en la llamada dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC), una región crítica en cuanto a función cognitiva se refiere y presumiblemente afectada por la actividad de la COMT, nunca ha sido estudiada.

Pero, sin contar ese polimorfismo Val/Met, ¿afectan el resto de SNPs a la actividad enzimática? Se conoce que la actividad COMT-Val es un 40% más alta que la de la COMT-Met en la corteza prefrontal dorsolateral del cerebro humano post-mortem a 37ºC. El SNP (recordemos, single nucleotide polymorphism) del promotor P2 apenas tiene efecto en la expresión de COMT. Una comparación entre la COMT humana y de ratones sugiere que la actividad de la misma a descendido durante el curso de la evolución.

El polimorfismo de Val/Met es el factor genético predominante que determina la actividad COMT en la DLPFC humana, y su efecto sobre la señalización de dopamina prefrontal.

La COMT del ratón posee una Leucina (Leu) en la posición en la que la humana tendría Val/Met, y es más activa que estas dos. Puesto que esta enzima del ratón se sintetiza mucho en el hígado y también tiene una función de detoxificación química, esto debería suponer una ventaja para el ratón.Tener una enzima más activa debería ser mejor. Otras especies como el cerdo y el conejo también poseen una Leucina en esa posición del gen. El resto de primates no humanos tienen un alelo Val, menos activo que Leu, pero más activo que Met. Por tanto, Met parece ser una mutación única de la especie humana, aparecida quizá por una presión evolutiva hacia una menor actividad enzimática, a lo mejor ligada con un aumento de la actividad cortical.

Recientes estudios han demostrado una asociación positiva entre COMT y la esquizofrenia, siendo el alelo Val el alelo de riesgo.

Además, se ha observado que el estrógeno es un regulador de la actividad del promotor de la COMT, por lo que la actividad de ésta en la sangre de las mujeres es menor, siendo éste efecto independiente de la forma Val/Met en la DLPFC.

-Estudio del cromosoma 11: En este cromosoma existen muchos posibles genes candidatos para mayores desórdenes psiquiátricos, entre ellos los genes D4 y D2 receptores de dopamina.

-Estudio del cromosoma 1:

DISC1 y PDE4B: Factores genéticos que influyen en la esquizofrenia

La esquizofrenia, como ya se ha demostrado, puede estar determinada en parte por unos factores genéticos. El gen DISC1 (del inglés Disrupted un Schizofrenia 1, de “interrumpido en la esquizofrenia 1”), es uno de los mencionados factores susceptibles de causar enfermedades psiquiátricas.

Este gen está afectado por una traslocación cromosómica localizada en t(1;11)(q42;q14). Lo que significa que la alteración se encuentra entre los cromosomas 1 y 11, en las regiones específicas q42 y q14 respectivamente ( “q” representa el brazo corto del cromosoma, mientras que “p” sería el más largo). Estudios genéticos han demostrado la influencia del locus del DISC1 en la esquizofrenia, desórdenes esquizoafectivos y desórdenes afectivos bipolares, puesto que la expresión de DISC1 se lleva a cabo en las regiones del cerebro implicadas en la génesis de los síntomas psiquiátricos, e inhibe diversas proteínas del Sistema Nervioso Central, como los neurotransmisores FEZ1 y NUDEL.

Otros estudios con pacientes con anormalidades cromosómicas, en concreto una traslocación localizada en t(1;16)(p31.2;q21), es decir, la región 31.2 del brazo largo del cromosoma 1 con la región 21 del brazo corto del cromosoma 16, presentaban repetidos episodios psicóticos con alucinaciones auditivas, y eran tratados de una forma “estandarizada” con medicamentos antipsicóticos. Con la técnica FISH (Hibridación In Situ con Fluorescencia) se localizó el punto de ruptura del cromosoma 16, que contenía un intrón del gen de la Cadherina 8 (CDH8) y el además se observó que el punto de ruptura en p31.2 del brazo largo del cromosoma 1 interrumpía el gen de la isozima B1 de la fosfodiesterasa4B (PDE4B). La Cadherina 8 es una molécula de adhesión celular con una potencial función neuronal, pero el estudio en el que nos basamos decidió centrar sus esfuerzos en la observación de la PDE4B puesto que:

a) Inactiva el cAMP intracelular, segundo mensajero clave relacionado con el aprendimiento, la memoria y el humor.

b) Mutaciones en este gen causan déficits en el aprendimiento y la memoria

c) Ratones con deficiencia de PDE4B se comportaban como si estuvieran tomando antidepresivos.

d) El Rolipram, un antidepresivo, en un inhibidor selectivo de PDE4B.

e) Sobre todo, porque se comprobó la existencia de una fuerte interacción entre el PDE4B y el DISC1, lo que no ocurria con el CDH8.

Para comprobar los efectos de estas traslocaciones, en t(1;16) en el caso de la PDE4B, y en t(1;11) en el del DISC1, se analizaron líneas celulares de los miembros de una misma familia. Los resultados revelaron que la traslocación en t(1;16) provocaba un descenso de cerca del 50% en la expresión de la proteína PDE4B. En el caso de la que ocurría en t(1;11), para la DISC1, también se veía reducida su expresión. Utilizando el anticuerpo R47, el cual posee un epítopo específico para el N-terminal del DISC1, no se detectó un supuesto acortamiento en la proteína.

Pero esa reducción de la actividad detectada en la expresión del DISC1 afectaba a cinco líneas celulares de diferentes individuos, lo que indica que la reducción de la expresión cerebral de DISC1 es una de las principales consecuencias de heredar la traslocación. Y estos casos en los que se daba la traslocación nos dan una explicación mecanicista de lo que puede llamarse “susceptibilidad” a la esquizofrenia. No se debe confundir el concepto de “asociación directa” de los genes con la enfermedad, sino que se habla de una susceptibilidad a la esquizofrenia, es decir, que no debe considerarse la herencia de la enfermedad como tal, sino como la manifestación de ésta debido a unos factores medioambientales necesarios en muchos casos, por no decir todos.

Uno de los motivos por los que el estudio de la PDE4B es tan interesante, es por la ya mencionada interacción que se produce entre ésta y el producto del gen DISC1. Una vez descubierta la interacción, los estudios se centraron en determinar si todas las isoformas podían interactuar con la DISC1, o al menos qué regiones parecían ser las responsables:

Hay varias formas de PDE4B, y pueden clasificarse como larga, corta y supercorta, dependiendo de la presencia de regiones reguladoras conservadas (UCR1 y UCR2) unidas a un centro catalítico. Las largas sólo expresan UCR1, cuya fosforilación llevada a cabo por la proteín kinasa A (PKA) provoca un cambio conformacional, que aumenta la actividad catalítica. Para determinar cuál de las formas de PDE4B podría interactuar con el DISC1, se analizaron las formas largas de PDE4B1 y PDE4B3, que contienen UCR1, así como la corta de PDE3B2, que no lo contiene. Las tres inmunoprecipitaban con el DISC1, lo que indica que la interacción no es específica de ninguna isoforma en particular. De hecho DISC1 interactúa con las formas largas del gen PDE4B, y al suprimir la región UCR2 es cuando se pierde dicha relación entre ambas. Es más, el dominio UCR2 sólo, es capaz de realizar la inhibición sobre el DISC1. lo que hace suponer que la región UCR2 es por tanto el sitio específico de interacción entre las dos proteínas.

Se trató de localizar el sitio exacto de esta inhibición.. Un DISC1 completo (1-854), otro con el C-terminal cortado (1-597) y otro con el dominio N-terminal (1-358) fueron los fragmentos de gen DISC1 con los que se intentó descubrir esto. Los 3 inmunoprecipitaban con PDE4B3 marcado con S35, lo que indica que la inhibición del PDE4B al DISC1 es directa, y que el dominio N-terminal es fundamental para el proceso. Generando secuencias de aminoácidos progresivamente, se determinó que los aminoácidos del 219 al 283 son necesarios para la interacción, y que sin ellos ésta no se producía. La unión al DISC1 se reestablecía con los aminoácidos 180-250.

Relación de DISC1 y PDE4B con el cAMP

Tratando de ir un paso más allá en la comprensión de esta relación entre el DISC1 y la PDE4B, se determinó el efecto que tenía el cAMP sobre ella.

Las formas largas de PDE4B se activan por PKA como respuesta a una concentración intracelular alta de cAMP, y contribuyen en parte a la desensibilizacióndel sistema de señalización del cAMP. La fosforilación del PKA sobre el UCR1 induce a un cambio conformacional que afecta a la actividad enzimática y a la interacción entre UCR1 y UCR2. Así que para aumentar la producción de cAMP y simultáneamente bloquear su hidrólisis, es necesario introducir en las células a estudiar ( células SH-SY5Y ), “forskolin plus” el inhibidor no específico de la fosfodiesterasa 3-isobutil-1-metilxantina (IBMX). Esto hizo decrecer drásticamente la cantidad de DISC1 que inmunoprecipitaba con PDE4B. Cuando los niveles de cAMP se aumentan, utilizando 8-bomo-cAMP, también se reduce la interacción entre DISC1-PDE4B. La acción del forskolin plus IBMX cesa cuando se añade el inhibidor específico de PKA, el H89.

La interacción entre PDE4B y DISC1 es dinámica y está influenciada directamente por la alteración de los niveles de cAMP a través de la acción de la PKA. La interacción se produce sobre todo con la forma desfosforilada y de poca actividad de la PDE4B, y es la fosforilación del PKA lo que conduce al lanzamiento, desde el DISC1, de una gran cantidad de PDE4B activadas, en respuesta a un aumento en la concentración de cAMP.

Por tanto, teniendo en cuenta todo lo anterior, puede afirmarse que la PDE4B es un factor genético susceptible de causar esquizofrenia. El gen DISC1 interactúa con dicha fosfodiesterasa. Esta interacción es dinámica y es cAMP- y PKA-dependiente. Actualmente, se especula con que la variación de DISC1 y/o de PDE4B pueda modular su interacción, y afectar al catabolismo del cAMP con sus consecuentes aplicaciones psicológicas y psiquiátricas.

- Estudio del cromosoma 10: se encontró ligamiento en los marcadores D1051423 y D105582

- Estudio del cromosoma 8 y 13: los ligamientos para genes susceptibles a la esquizofrenia se encontraron en las regiones 8p22-p21 y 13q respectivamente.

- Estudio de los cromosomas sexuales: Una región pseudoautosomal podría ser vulnerable, sin embargo no hay pruebas. Si acaso sería en el cromosoma X.

Estudios de asociación:

Apuntan a encontrar la asociación alélica con un desorden seguro.

Existen varios mecanismos de asociación: cuando un gen está situado muy cerca de un verdadero gen enfermo resulta un desequilibrio de ligamiento, o cuando un gen tiene un polimorfismo dentro de él que tiene un efecto funcional resulta susceptible a la enfermedad, o cuando ocurre el fenómeno de estratificación de la población, a través del cual las diferencias étnicas en alelos contribuyen a observar diferencias entre individuos afectados y controles.

- La hipótesis de la dopamina en la esquizofrenia ha sido aceptada hace 3 décadas basándose en los datos de las drogas antisicóticas con la afinidad por los receptores D2. Defectos en estos genes juegan un rol importante en la esquizofrenia. El gen D3, receptor de dopamina, es un importante gen candidato a causa de su casi exclusiva expresión en el sistema límbico. El receptor D4 juega un mayor rol en la esquizofrenia dada su alta densidad en el córtex frontal y en la amígdala y su fantástica afinidad por antisicóticos atípicos. Sin embargo muchos grupos han fallado en encontrar la asociación entre la esquizofrenia y el D4. Estudios del gen receptor de dopamina D5han encontrado mutaciones sin sentido.
A pesar de todo, no se han encontrado ligamientos entre diferentes alelos o combinaciones de alelos de genes transportadores de dopamina.

Papel de la Dopamina en la Esquizofrenia

Dopamina :

Transmisor monoaminérgico del SNC de la familia de las Catecolaminas. Al igual que Adrenalina Nor-Adrenalina.

• La mayor parte de las células Dopaminérgicas tienen su centro celular en la sustancia negra y proyectan sus axones hacia el cuerpo estriado.

• Hay varias vías dopaminérgicas, entre ellas dos implicadas en la Esquizofrenia: la vía mesolímbica y la vía mesocortical.

Producción de Dopamina:

El paso limitante está catalizado por la enzima: Tiroxina Hidroxilasa. Produce L-DOPA a partir del aa. Tiroxina. L-DOPA será procesada para dar, entre otros: Dopamina por una decarboxilación.

Ratones sin Tiroxina Hidroxilasa no producen L-DOPA y por ello ninguno de sus derivados. Al poco tiempo dejan de comer, beber, pierden movimiento y mueren por falta de ánimo. “Se dejan morir”, si se les administra L-DOPA viven normalmente

Ratones sin transportador de Dopamina Encargado de eliminar la Dopamina de la Sinapsis, para que le efecto de ésta no se prolongue en exceso. Presentan locomoción espontánea y excesiva. Efectos muy similares a los de la Cocaína, puesto que bloquea también el transporte sináptico de la Dopamina. Con ello la cantidad de Dopamina asciende en la sinapsis 100 veces.

Dopamina interviene en la conducta exploradora y búsqueda de placer. Conducta buscadora de novedades, que ocasiona risa o excitación ante estímulos novedosos. Serán personas impulsivas, exploradoras, volubles, irascibles, extravagantes, harán cosas buscando emoción. El receptor D4 aparece en el Hipotálamo (responsable de la memoria) y en las Zonas Límbicas del cerebro (relacionada con las emociones). Existe un Polimorfismo en el gen que codifica el D4, con distintas afinidades

Hay 4 Vías Dopaminérgicas Principales:

Tres de ellas salen de la Sustancia Negra, tuberoinfundibular no.

Nigroestriada implicada en movimiento y muy importante en el Parkinson

Mesolímbica y Mesocortical relacionadas con los afectos, emociones y motivación. Evidentemente implicadas en el trastorno de la Esquizofrenia.

Se sugiere que en la Esquizofrenia hay una alteración en:

La Formación del Hipocampo

Corteza Prefrontal

Globo Pálido

Síntomas Negativos de la Esquizofrenia tales como la pérdida de función ejecutiva, planificación y memoria, indican daños en la corteza prefrontal, celulas dopaminérgicas de la vía mesocortical.

Patogenia de la Esquizofrenia y el exceso de Transmisión Dopaminérgica:

Henry Laborit

Neurocirujano que buscando bajar los niveles de Histamina (puesto que ésta podía llegar a provocar la muerte súbita de sus pacientes ante el stress preoperatorio) buscó sustancias para tranquilizar a sus pacientes.

Mediante pruebas de ensayo-error encontró una molécula: Clorpromazina, de probada acción tranquilizante, que, luego, extendería su uso a pacientes con trastornos psiquiátricos de carácter agresivo, maniaco-depresivo y esquizofrénico.

En el 64 ya se habían comprobado sus efectos antipsicóticos en trastornos como la esquizofrenia, diluyendo y bajando el indice de recaída de delirios, alucinaciones y alteraciones del pensamiento, partes fundamentales de un episodio psicótico.

Posteriormente, buscando el mecanismo de acción de estos antipsicóticos, se observó que provocaban síndrome similar al parkinsoniano, y se sabe que esto es debido a un déficit en la transmisión dopaminérgica. Con lo que se dedujo que deprimían los sistemas dopaminérgicos.

Existen 6 Tipos de Receptores de Dopamina.

D1 D5

En Neuronas de la Corteza, Hipocampo. Con muy baja afinidad por los Antipsicóticos. Activan la Adenil Ciclasa.

D2 D3 D4

En Nucleo Caudado, Putamen y Nucleo Accumbens, forman parte del Sistema Límbico. En núcleo Amigdalino, Hipocampo y Regiones del Córtex Frontal.

Tienen alta afinidad por los Antipsicóticos. Inhiben la Adenil Ciclasa

Episodios Psicóticos Inducidos

Las dos vías dopaminérgicas fundamentales en la Esquizofrenia

Vía Mesolímbica Dopaminérgica

Tiene su origen en el área ventral tegmentaria, por encima y medial a la sustancia negra. Podríamos generalizar diciendo que el sistema Límbico carga de emoción las aferencias y eferencias que suben o descienden de la corteza hacia o desde regiones inferiores. Sus células se proyectan hacia los componentes del sistema límbico:

• Núcleo Accumbens (adicciones)

• Estriado Ventral

• Nucleo de la Estría Terminal

• Partes del Nucleo Amigdalino (aversión)

• Hipocampo (memoria)

• Nucleo Septal

• Corteza Frontal Mesial (voluntad, planificación)

• Corteza Anterior del Cíngulo (emociones)

Se propone que el sistema mesolímbico hiperactivo, a través de los receptores D2 D3 D4 provoca los síntomas positivos de la esquizofrenia: los episodios psicóticos.

En la epilepsia psicomotora hay alteraciones del pensamiento y de la percepción de la realidad similares a los del episodio psicótico esquizofrénico. En la epilepsia psicomotora lo afectado es el Sistema Límbico.

Proyecciones más importantes del sistema mesolímbico en el Sistema Límbico:

Son aquellas que van al Núcleo Accumbens, responsable de controlar las conductas adictivas. Reciben e integra las aferencias del Núcleo Amigdalino (aversión) y del Hipocampo (memoria), área anterior del cíngulo (emociones), partes del lóbulo temporal. Las proyecciones del sistema mesolímbico que se introducen en el enucleo accumbens básicamente cargan de emoción cada proceso que controla.

Además regula las eferencias del núcleo accumbens hacia el pálido ventral, área de anterior del cíngulo, y la prefrontal (responsable de controlar la voluntad de acción).

Sistema Mesocortical Dopaminérgico

Tiene su origen en el área ventral tegmentaria, se proyecta hacia la corteza prefrontal, encargada de la organización temporal del comportamiento, motivación, planificación, atención y conducta social.

El sistema Mesocortical Dopaminérgico es fundamental para el buen funcionamiento de la corteza prefrontal.

Una disminución en la actividad de las conexiones Mesocorticales de la corteza prefrontal explicaría los síntomas negativos de la esquizofrenia, similares a los producidos tras la desconexión quirúrgica de los lóbulos prefrontales dorsales:

Poca motivación, mala planificación y afecto aplanado.

Coordinación de Ambas Vías:

En la esquizofrenia subyace la idea de un desequilibrio entre la transmisión dopaminérgica cortical y subcortical además, lesiones que destruyen el área ventral tegmentaria producen demencia y psicosis.

Existe una coordinación muy fina entre las dos vías:

La actividad en la Vía Mesocortical hacia el córtex prefrontal inhibe la Vía Mesolímbica merced inhibición por retroacción.

Si disminuyera la actividad de la Vía Mesocortical, disminuiría la inhibición de la Vía Mesolímbica y se hiperactiva.

• Por tanto la pérdida de terminaciones nerviosas dopaminérgicas en la Corteza Prefrontal activa la Vía Mesolímbica y se desencadenan los Síntomas Positivos de la Esquizofrenia.

Fenciclidina, Polvo de Ángel, PCP

Produce una psicosis similar a la esquizofrénica. Tras el consumo pueden aparecer vivencias de despersonalización, desconexión con el medio, delirio, sensación de ser controlado por agentes externos, alucinaciones auditivas y visuales…

La PCP actúa sobre

Terminaciones nerviosas dopaminérgicas del núcleo accumbens (implicado en la adicción), pertenecientes al sistema límbico.

Los receptores de NMDA-Glutamato en las terminaciones nerviosas dopaminérgicas de la corteza prefrontal. Estos receptores potencian la liberación de Dopamina en dichas terminaciones nerviosas, pertenecientes al sistema mesocortical.

Por tanto cuando PCP se une a los receptores NMDA baja la liberación de dopamina en el sistema mesocortical

Cuando PCP actúa en el núcleo accumbens aumenta la liberación de dopamina e impide la recaptación (al igual que la anfetamina).

• Se traduce en la liberación de la vía mesolímbica y el bloqueo de la vía mesocortical, similar a la patogenia de la esquizofrenia.

- Los receptores de serotonina (5-HT2a) han recibido mucha atención en la esquizofrenia, porque muchos estudios han mostrado una disminución del receptor 5-HT2a en el córtex prefrontal. El gen transportador de serotonina es otro candidato primario para participar en una mayor psicosis.

- Ahora hay una considerable evidencia en la asociación de la esquizofrenia con alteraciones del sistema glutamatérgico. Una alteración en el ácido -aminobutirato ha sido indirectamente implicada en la patogénesis de la esquizofrenia.

- Mecanismos epigenéticos (modificación no medioambiental de la expresión de los genes) han ganado atención: “mecanismos de anticipación” que se refieren a una temprana edad de comienzo y un incremento de la enfermedad, e “Imprinting”, que se refiere al hecho de que una mutación en el mismo gen se exprese de diferentes formas dependiendo de si el defecto es transmitido maternal o paternalmente.

Conclusión:

Muchos estudios de ligamiento y de asociación han producido resultados positivos, en su mayor parte a nivel sugestivo, para las regiones cromosómicas 1q, 5p, 5q, 6p, 6q, 8p, 10,p, 13q, 15,q y22q, pero en cada caso hay informes que fueron negativos o investigaciones que no fueron capaces de repetir los hallazgos originales. Sin embargo, como en otras enfermedades complejas, esto no debe desanimar a los investigadores, especialmente dados los métodos novedosos y las nuevas herramientas estadísticas disponibles. Es evidente que un solo locus no puede causar más que algún efecto modesto, aunque esto puede ser lo primero para ser identificado, y que serán necesarios esfuerzos intensivos para identificar múltiples genes de menor efecto.
Los modelos etiológicos tradicionales consideran la vulnerabilidad a la esquizofrenia como la suma del impacto de los factores de riesgo ambientales y genéticos: "modelos aditivos". Sin embargo, cada vez más hemos de considerar la hipótesis de la "interacción gen-ambiente", es decir, el control por los genes de la sensibilidad a una determinada enfermedad. Según esta hipótesis, los factores de riesgo ambientales de tipo biológico y psicosocial, sólo ejercen un efecto patogénico en personas que previamente presentan una vulnerabilidad genética.

Bibliografía:

Pimm J. et al. The Epsin 4 Gene on Chromosome 5q, Which Encodes the Clathrin-Associated Protein Enthoprotin, Is Involved in the Genetic Susceptibility to Schizophrenia. Am J Hum Genet. 2005 May; 76(5): 902-907.

Publicado online 25 Marzo 2005

Kandel, Eric R. “Principios de Neurociencia” 4º Edición Madrid 2001 Mc Graw Hill.

Kirsty Millar, J; Pickard, BS; Mackie, S. DISC1 and PDE4B are interacting genetic factors in schizophrenia that regulate cAMP signaling. Science 2005.; 310: 1187-91

Neeraj Berry, MD; Vaidehi Jobanputra, PhD; Hemraj Pal, MD. Mollecular genetics of schizophrenia: a critical review. J Psychiatry Neurosci 2003; 28 (6): 415-29

Dempster EL, Mill J, Craig IW, Collier DA. The quantification of COMT mRNA in post mortem cerebellum tissue: diagnosis, genotype, methylation and expression. BMC Med Genet. 2006 Feb 16;7(1):10

Vulnerabilidad

Factores genéticos

Factores ambientales postnatales

Factores ambientales prenatales

ESQUIZOFRENIA

Factores psicosociales

Producen de un modo u otro (aumentando el nivel de precursor, bloqueando los transportadores sinápticos) episodios psicóticos similares a los de la Esquizofrenia, al interferir con los sistemas dopaminérgcos

L-DOPA

Cocaína

Anfetamina