Effects of cinnamon oil and its main constituents, cinnamic acid and cinnamaldehyde, on 1 - methyl - 4 - phenyl - 1,2,3,6 - tetrahydropyridine - induced neurodegeneration in PC - 12 cells / Efectos del aceite de canela y sus principales componentes, ácido cinámico y cin amaldehído en la neurodegeneración inducida por 1 - metil - 4 - fenil - 1,2,3,6 - tetrahidropiridina en células PC 12

Cinnamon ( Cinnamomum verum J. Presl) is a well - known medicinal plant considered as an effective treatment for neurological disorders based on Persian medicine . The aim of the present study was assessing the effect of cinnamon oil, cinnamic acid, and cinnamaldehyde, on the in vitro model of Parkinson's disease (PD). Cinnamon oil, prepared in sesame oil, was phytochemically analyzed using high performance liquid chromatography (HPLC). Pheochromocytoma - 12 (PC - 12) cells were treated with 1 - methyl - 4 - phenyl - 1,2,3,6 - tetrahydropyridine (MPTP) as an in vitro model of neurodegeneration in PD. Cell viability, activity of caspase enzymes, and formation of reactive oxygen sp ecies (ROS) were evaluated. MPTP significantly decreased cell viability and increased Casp activity, as well as ROS formation. Cinnamon oil and cinnamic acid at 200 µg/m L could significantly reverse MPTP - induced abnormalities in PC - 12 cells including Casp activity and ROS formation. Our study supports the beneficial effect of cinnamon oil in neurodegeneration. Furt her investigations are needed to clarify the mechanisms and main active components.

La canela ( Cinnamomum verum J. Presl) es una planta medicinal m uy conocida, y considerada como un tratamiento efectivo para patologías neurológicas según la medicina persa. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto del aceite de canela, el ácido cinámico, y el cinamaldehído, en un modelo in vitro de la enferme dad de Parkinson (PD). El aceite de canela, preparado en aceite de sésamo, fue analizado fitoquímicamente usando cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC). Se trataron células con feocromocitoma - 12 (P - 12) usando 1 - metil - 4 - fenil - 1,2,3,6 - tetrahidropiridi na (MPTP) como un modelo in vitro de neurodegeneración en PD. Se evaluó la viabilidad celular, actividad de enzimas caspasa, y formación de especies reactivas del oxígeno (ROS). El tratamiento con MPTP disminuyó significativamente la viabilidad celular y a umentó la actividad casp, así la formación de ROS. Aceite de canela y ácido cinámico a 200 µg/mL podría revertir significativamente las anormalidades inducidas por MPTP en células PC - 12, incluyendo la actividad casp y la formación de ROS. Nuestro estudio e ntrega sustento sobre los efectos benéficos del aceite de canela en la neurodegeneración. Se requiere más investigación para clarificar los mecanismos y los principales componentes activos.

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.

Manejo dental de paciente con Síndrome de Hallervorden-Spatz: reporte de caso / Manejo odontológico de paciente com síndrome de Hallervorden-Spatz: relato de caso / Dental management of a patient with Hallervorden-Spatz syndrome: case report

El Síndrome de Hallervorden-Spatz es una afección neurodegenerativa rara, autosómica recesiva, caracterizada por depósitos en gran cantidad de hierro en los ganglios de base, lo que ocasiona gran pérdida motora y mental. Presenta dos formas de manifestación: la clásica, que aparece en la infancia a lo largo de la primera década de vida, y la atípica, cuyas manifestaciones clínicas aparecen de forma tardía, entre la segunda y tercera décadas de vida. El objetivo del presente estudio es describir un caso clínico de tratamiento endodóntico, en ambulatorio, de una paciente del sexo femenino, de 28 años, con manifestaciones clásicas de dicho síndrome, con cambio de color en el elemento 11 y lesión periapical, que justifica la indicación de endodoncia. La atención odontológica de una enfermedad neurodegenerativa rara, realizada en forma ambulatoria, requiere el conocimiento del dentista para que se conduzca de forma eficiente y segura

A síndrome de Hallervorden-Spatz é uma afecção neurodegenerativa rara, autossômica recessiva, caracterizada por depósitos em grande quantidade de ferro nos gânglios de base, o que ocasiona grande perda motora e mental. Apresenta duas formas de manifestações: a clássica, que surge na infância na primeira década de vida; e a atípica, cujas manifestações clínicas surgem mais tardiamente, entre a segunda e terceira décadas de vida. O objetivo desse estudo foi descrever um caso clínico de tratamento endodôntico, ambulatorial, de uma paciente do sexo feminino, 28 anos, com manifestações clássicas da síndrome, apresentando mudança de cor no elemento 11 com lesão periapical, justificando a indicação para endodontia. O atendimento odontológico de uma doença neurodegenerativa rara; realizado em ambiente ambulatorial, requer o conhecimento do dentista para que seja conduzido de forma eficiente e segura.

Hallervorden-Spatz syndrome is a rare, autosomal recessive neurodegenerative disorder characterized by large deposits of iron in the basal ganglia, which causes great motor and mental loss. It presents two forms of manifestations: the classic, which arises in childhood in the first decade of life; and the atypical, whose clinical manifestations appear later, between the second and third decades of life. The objective of this study was to describe a clinical case of endodontic outpatient treatment of a female patient, 28 years old, with classic manifestations of the syndrome, showing color change in element 11 with periapical lesion, justifying the indication for endodontics. The dental care of a rare neurodegenerative disease in an outpatient setting requires the dental surgeon's knowledge so that it is conducted efficiently and safely.

Activación inmune por productos finales de glicación avanzada

Con el objetivo de revisar los avances recientes en la biología de los productos de glica- ción avanzada y su papel en diversas patologías de alta relevancia en salud pública, se realizó una búsqueda dirigida de la bibliografía entre los años 2000 al 2021 en la base de datos PubMed (NCBI) y se usaron como palabras clave "advanced glycation end pro- ducts". Se ha demostrado que el receptor de productos de glicación avanzada induce una activación sostenida del factor de transcripción proinflamatorio NF-kB y suprime una serie de funciones autorreguladoras endógenas. Este efecto influye negativamente en una gran variedad de patologías como diabetes, autoinmunidad, neurodegeneración y enfermedades infecciosas. La acumulación tisular de productos de glicación avanzada está relacionada con procesos de inflamación crónica y disfunción celular, y constituye un blanco prometedor para el diseño de tratamientos enfocados en esta vía de señali- zación. Actualmente se realizan múltiples ensayos clínicos para determinar su utilidad como marcador de lesiones pulmonares en COVID-19.

To review recent advances in the biology of advanced glycation endproducts and its role in diverse pathologies of high relevance for public health, a survey of the literature from the years 2000 to 2021 was performed in PubMed (NCBI) using the key words "advanced glycation endproducts". It has been demonstrated that the receptor for advanced glyca- tion endproducts (RAGE) induces a sustained activation of the pro-inflammatory tran- scription factor NF-kB and suppresses a series of endogenous self-regulating functions. This affects negatively on a wide variety of pathological conditions such as diabetes, au- toimmunity, neurodegeneration and infectious disease. Tissular accumulation of AGEs is linked to chronic inflammation and cellular dysfunction and constitutes a promising target for the design of treatments focused on this signaling pathway. Multiple clinical trials are currently underway to define its usefulness as a marker of pulmonary lesions in COVID-19.

Introducción, epidemiología y diagnóstico de la enfermedad de Parkinson / Introduction, epidemiology and diagnosis of Parkinson's disease

RESUMEN La enfermedad de Parkinson es un trastorno neurodegenerativo que tiene múltiples manifestaciones motoras y no motoras. El proceso patológico inicia años o décadas antes del debut de los síntomas no motores, tiempo en el que se desarrollan otros síntomas que muy frecuentemente preceden el inicio clínico. Si bien se ha avanzado mucho en el conocimiento sobre la patogénesis y en el reconocimiento de las numerosas manifestaciones no motoras, el diagnóstico se sigue centrando en el síndrome motor o parkinsonismo. En este capítulo se muestra una actualización sobre datos recientes relacionados con el incremento en la prevalencia mundial de la enfermedad, así como el diagnóstico basado en los nuevos criterios definidos por la Sociedad Internacional de Trastornos del Movimiento en 2015, que se basan en los criterios centrales pero tienen en cuenta banderas rojas para la posible existencia de otros parkinsonismos, criterios de exclusión absoluta y criterios de soporte, éstos últimos reconociendo la utilidad de los síntomas no motores y de algunas ayudas paraclínicas para soportar el diagnóstico in vivo.

SUMMARY Parkinson's disease is a neurodegenerative disorder that has multiple motor and non-motor manifestations. The pathological process begins years or decades before the onset of non-motor symptoms, at which time other symptoms develop that frequently precede clinical debut. Although much progress has been made in the knowledge of pathogenesis and in the recognition of the numerous non-motor manifestations, the diagnosis is still focused on motor syndrome or parkinsonism. This chapter shows an update on recent data related to the increase in the global prevalence of the disease, as well as the diagnosis based on the new criteria defined by the Movement Disorders Society in 2015, which focus on the central criteria but defined red flags for the possible existence of other parkinsonisms, absolute exclusion criteria and support criteria, the latter recognizing the utility of non-motor symptoms and some paraclinical aids to support in vivo diagnosis.

Neuroinflamación: el ying-yang de la neuroinmunología / Neuroinflammation: the ying-yang of neuroimmunology

Resumen El área de la neuroinmunología es un campo que se encuentra en gran desarrollo y que tiene como objetivo el entender las interacciones fisiológicas entre el sistema nervioso central (SNC) y el sistema inmune periférico, llegándose a encontrar que estas relaciones son más importantes de lo que se creía y que por lo tanto son 2 sistemas íntimamente conectados y con una gran dinámica. Por otro lado, la neuroinflamación es activada después de cualquier reto inmunológico, tanto dentro como fuera del SNC, y que puede llevar a generar tanto respuestas enfocadas a la limitación del daño y la restauración del tejido, como a ser un riesgo para el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas en el caso de que este estímulo permanezca de manera crónica.

Abstract The field of neuroimmunology has recently had a development, and its primary goal is to understand the physiological interactions between the central nervous system (CNS) and the peripheral immune system. Various data has found that these relations are more important than what was previously thought. Also, that both systems are highly dynamic and are intimately connected. On the other hand, neuroinflammation is activated after any immune challenge, both inside and outside the CNS, leading to responses focused on limiting tissue damage and restoration; as well as being a risk for developing neurodegenerative diseases when this stimulus remains chronic.

Neuroprotective potential of polydatin against motor abnormalities and dopaminergic neuronal loss in rotenone induced Parkinson model / Potencial neuroprotector de la polidatina contra las anomalías motoras y la pérdida neuronal dopaminérgica en un modelo de Parkinson inducido por la rotenona

Among the neurodegenerative disorders, Parkinson disease (PD) is ranked as second most common. The pathological hallmark is selective degeneration of the dopaminergic neurons in the nigro-striatal regions of brain with appearance of the Lewy bodies. Present study explores the neuro-protective potential of polydatin in terms of amelioration of degeneration of dopaminergic neurons in nigro-striatal regions of brain and distorted neuromotor behavior in the rotenone model of Parkinson's disease. Thirty-six male Sprague Dawley rats were divided into three groups. Group A (control), Group B (rotenone treated) and Group C (rotenone+polydatin treated). Rotenone was administrated intraperitoneally (i.p) at a dose of 3 mg/kg/body weight while polydatin was given i.p. at a dose of 50 mg/ kg/body weight for four weeks. Then, animals were sacrificed; substantia nigra (SN) & striatum isolated from brain and five micron thick sections were prepared. Cresyl violet (CV), H&E and Immuno-histochemical staining using anti-TH antibody was done. Motor behavior was assessed weekly throughout the experiment using five different methods. Rotenone treated parkinsonian animals showed deterioration of motor behavior, weight loss, loss of dopaminergic neurons and diminished immune-reactivity in the sections from the nigrostriatal regions of these animals Polydatin+rotenone treatment showed contradicting effects to parkinsonism, with amelioration in weight loss, neuro-motor behavior, dopaminergic loss and immune-reactivity against dopaminergic neurons. Present study revealed a neuro-protective potential of polydatin in animal model of PD by ameliorating the neuro-motor abnormalities and degeneration of dopaminergic neurons in nigrostriatal regions.

Entre los trastornos neurodegenerativos, la enfermedad de Parkinson (EP) se clasifica como la segunda más común. El sello patológico es la degeneración selectiva de las neuronas dopaminérgicas en las regiones nigro-estriatales del cerebro, con la aparición de los cuerpos de Lewy. El presente estudio explora el potencial de protección neuronal de la polidatina en términos de la mejora de la degeneración de las neuronas dopaminérgicas en las regiones nigro-estriatales del cerebro y el comportamiento neuromotor distorsionado en el modelo de rotenona de la enfermedad de Parkinson. Treinta y seis ratas macho Sprague Dawley se dividieron en tres grupos: Grupo A (control), Grupo B (tratado con rotenona) y Grupo C (tratamiento con rotenona + polidatina). La rotenona se administró por vía intraperitoneal (i.p.) a una dosis de 3 mg/kg/peso corporal, mientras que la polidatina se administró i.p. a una dosis de 50 mg/kg/ peso corporal durante cuatro semanas. Posteriormente, los animales fueron sacrificados. Se aislaron la substantia nigra (SN) y cuerpo estriado de los cerebros y se realizaron secciones de cinco micras de espesor. Se realizó una tinción de violeta de cresilo (CV), H&E y tinción inmunohistoquímica usando anticuerpo anti-TH. El comportamiento motriz se evaluó semanalmente durante todo el experimento utilizando cinco métodos diferentes. Los animales parkinsonianos tratados con rotenona mostraron deterioro del comportamiento motriz, pérdida de peso, pérdida de neuronas dopaminérgicas y disminución de la reactividad inmune en las secciones de las regiones nigroestriadas. El tratamiento con polidatina + rotenona mostró efectos contrarios al parkinsonismo, con mejoría en la pérdida de peso, en el comportamiento motor, en la pérdida dopaminérgica y en la reactividad inmune contra las neuronas dopaminérgicas. El presente estudio reveló un potencial de protección neuronal de la polidatina en el modelo animal de la EP al mejorar las anomalías neuro-motoras y la degeneración de las neuronas dopaminérgicas en las regiones nigroestriatales.

Las espinas dendríticas, su función y algunas alteraciones / Dendritic spines, its function and some alterations

Resumen Las espinas dendríticas constituyen modificaciones de la membrana celular de las dendritas, ricas en actina, cuya morfología se modifica y puede sugerir la presencia de alteraciones en la comunicación neuronal. Las espinas dendríticas cuentan con un aparato espinoso que participa en la regulación del calcio (Ca) intracelular. Reportes recientes mencionan la relación entre el número de espinas y las alteraciones del sueño, estado fisiológico en el que ocurre la consolidación de la memoria. Diversos estudios asocian cambios en su forma y densidad con ciertas patologías. En esta revisión se identifican las características morfológicas de estas y su relación con el desarrollo del sistema nervioso, el sueño y algunas patologías.

Abstract The dendritic spines are dendritic membrane modifications rich in actin, whose morphology changes could suggest modifications in neural communication. These dendritic spines have a spiny-apparatus that regulates the intracellular calcium concentration. Recent reports mention the relationship between the number of spines and certain sleep disorders, the physiologic state in which memory consolidation takes place. Changes in their morphology and density are associated with several pathologies. In this revision we describe the morphological modifications of dendritic spines, their relationship with the development of the nervous system, sleep disorders and some other pathologies.

Efectos neuroprotectores del ácido araquidónico y del ácido docosahexaenoico en las etapas extremas de la vida: Una visión integradora / Neuroprotective effects of arachidonic and docosahexaenoic acid in the extreme stages of life: An integrative view

RESUMEN El estudio focalizado en dilucidar el rol neuroprotector del ARA y del DHA a lo largo del ciclo vital ha cobrado cada vez más interés puesto que se continúan descubriendo mecanismos mediante los cuales estos ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (AGPICL) modulan el metabolismo. Tanto el ARA como el DHA se encuentran depositados en los lípidos de las membranas de las células que forman la materia gris y representan aproximadamente el 25% del contenido total de ácidos grasos cerebrales. El ARA y el DHA tienen efectos sobre el crecimiento y la diferenciación neuronal a través de la modulación de las propiedades físicas de la membrana, de la transducción de señales asociada a proteínas G y la modulación de la expresión génica, adquiriendo un rol relevante en la neuro-génesis y el desarrollo cerebral. Además, se les atribuye un rol neuroprotector en patologías neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, pudiendo disminuir la disfunción mitocondrial, la neuro-inflamación y el estrés oxidativo, expresiones características de estas patologías. La presente revisión analiza y discute acerca del rol del ARA y del DHA en la neuro-protección y en la neurodegeneración a través de una visión integradora.

ABSTRACT The study focused on elucidating the neuro-protective effects of ARA and DHA throughout the life cycle has become of increasingly interest since the continue discovering of mechanisms by which these long-chain polyunsaturated fatty acids (LCPUFA) modulate the metabolism. Both ARA and DHA are deposited into the membrane lipids of the cells that form the gray matter of the brain and represent approximately 25% of the total content of cerebral fatty acids. ARA and DHA have effects on the growth and neuronal differentiation through the modulation of the physical properties of the membrane, the signal transduction associated to G proteins and by the modulation of gene expression, acquiring a relevant role in neurogenesis and brain development. In addition, it is attributed to these fatty acids a neuro-protective role in neurodegenerative pathologies such as Alzheimer's disease and Parkinson's disease by decreasing the mitochondrial dysfunction, neuroinflammation and oxidative stress, characteristic of these pathologies. This review analyzes and discusses the role of ARA and DHA in neuro-protection and neuro-degeneration through an integrative vision.

Presentación de una paciente portadora de parálisis supranuclear progresiva / Presentation of a patient carrying a progressive supra-nuclear paralysis

La parálisis supranuclear progresiva o síndrome Steele-Richardson-Olszewsky, es una enfermedad rara, degenerativa, producida por el deterioro y muerte gradual de áreas selectas del cerebro. Se presentó el caso de una paciente femenina, de 80 años de edad, que refiere inestabilidad postural, caídas frecuentes y trastornos de memoria anterógrada, unida a trastornos cognitivos. Además, presenta rigidez nucal en retrocolis y caída de ambos párpados, temblor de la mano izquierda, lenguaje disártrico e incoherente, y temblor de ambas manos en cuenta monedas. El examen cardiovascular mostró 2º ruido aumentado, soplo sistólico III/VI en foco mitral, TA 160/90 mm de Hg, edemas en ambos miembros inferiores, frecuencia cardíaca 110 latidos/min, ingurgitación yugular. El resto del examen físico fue normal. El diagnóstico etiológico fue: parálisis supranuclear progresiva y cardiomiopatía dilatada. Se discutió que la proteína tau es importante en el mantenimiento de la morfología neuronal a través de la formación de microtúbulos, las diferentes proporciones, localizaciones, causando el síndrome Richardson. La sintomatología más común de esta entidad es la inestabilidad del postural y caídas frecuentes disartria, bradiquinesia y alteraciones visuales. La resonancia magnética y la neuroimagen funcional ayudan al diagnóstico.

The progressive supra-nuclear paralysis (PSP) or Steele-Richardson-Olszewsky’s syndrome is a strange, degenerative illness produced by the deterioration and gradual death of brain selected areas. We present the case of a female patient, aged 80 years, who refers postural instability, frequent falls and cognitive dysfunctions. She also presents stiffness in retrocollis in the back of the neck, fall of eyelids, left hand shaking, dysarthric and incoherent language, and shaking of both hands in coins counting. The cardiovascular examination showed 2nd increased beat, systolic murmur III/IV in mitral focus, AT 160/90 mm of Hg, edemas in both inferior members, hearth frequency of 110 beats/min., and jugular ingurgitation. The rest of the physical examination was normal. The etiologic diagnosis was progressive supranuclear paralysis and dilated cardiomyopathy. The tau protein is important in the maintenance of the neuronal morphology through microtubules formation, the different proportions and locations, causing the Richardson’s syndrome. The most common symptoms of this entity are postural instability and frequent falls, dysarthria, hypokinesia and visual alterations. Magnetic resonance and functional neuroimaging help the diagnosis.

La agregación de TDP-43 como posible blanco terapéutico contra la Esclerosis Lateral Amiotrófica / TDP-43 aggregation as a possible therapeutic target for Amyotrophic Lateral Sclerosis / Agregação de TDP-43 como um possível alvo terapêutico para a Esclerose Lateral Amiotrófica

Los agregados de TDP-43 representan una de las característica histopatológicas más importantes de varias enfermedades neurodegenerativas, entre las que se incluye la Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA). TDP-43 está localizada principalmente en el núcleo. Sin embargo, los pacientes afectados por ELA presentan agregados de TDP-43 en el citoplasma de las neuronas comprometidas, con lo que se despoja al núcleo de TDP-43 funcional. Aún se desconoce si la degeneración causada por la agregación de TDP-43 es debida a una toxicidad intrínseca de los agregados o a la pérdida de función de TDP-43 como consecuencia del vaciamiento del núcleo. Varias investigaciones, incluidas las de estos autores, indican que la pérdida de función es el factor fundamental responsable de la neurodegeneración observada en presencia de inclusiones de TDP-43. Por otro lado, aún no existen tratamientos efectivos para la ELA. Por lo tanto, es de crucial importancia conocer las bases moleculares que conllevan al desarrollo de la enfermedad, con el objetivo de encontrar posibles estrategias terapéuticas. Para ello, estos autores han desarrollado un modelo celular capaz de imitar la agregación de TDP-43 y sus consecuencias. Finalmente, se ha utilizado este modelo para analizar el efecto de diferentes compuestos capaces de degradar los agregados de TDP-43 y se ha demostrado que esta podría ser una estrategia terapéutica válida para la ELA.

TDP-43 inclusions are important histopathological features of various neurodegenerative disorders, including Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS). TDP-43 is mainly a nuclear protein, but it shuffles from the nucleus to the cytoplasm. In patients’ brains, TDP-43 is retained in the cytoplasm of the affected motorneurons to form insoluble aggregates, which results in TDP-43 nuclear clearance. There is still no consensus whether TDP-43-mediated neurodegeneration results from a gain or loss of function of the protein or a combination of both. The work from several laboratories, including this, points towards a strong loss of function component. On the other hand, there is no effective treatment or cure for ALS. Thus, there is obviously a need to find new therapeutic strategies for ALS. In order to gain new insights into the molecular mechanism of the disease, and with the aim of looking for new methodologies that can revert it, a cellular model of TDP-43 aggregation that can mimic the phenotypic consequences found in ALS patients has been developed. Finally, this model was used to search for compounds that can dissolve these aggregates, and it was shown that the clearance of TDP-43 aggregates could be a therapeutic strategy for ALS.

Os agregados proteicos TDP-43 são características histopatológicas importantes de muitas doenças neurodegenerativas, incluindo a Esclerose Lateral Amiotrófica (ALS). A proteína TDP-43 se localiza principalmente no núcleo, porém nos cérebros de indivíduos afetados, a proteína TDP-43 fica retida no citoplasma dos neurônios motores, o que leva a formação de agregados insolúveis, resultando em deposição nuclear. Ainda não existe um consenso se a neurodegeneração mediada por TDP43 é causada por ganho ou perda da função da proteína ou uma combinação de ambos. O trabalho de muitos laboratórios, bem como este trabalho, apontam para uma forte perda da função da proteína. Por outro lado, não existe um tratamento efetivo ou cura para a ALS. Portanto, existe uma grande necessidade de identificar novos tratamentos para a ALS. Para entender o mecanismo molecular da doença, e com o objetivo de identificar novas metodologias para reverter a doença, desenvolvemos o modelo celular de agregados de TDP-43, o qual mimetiza as consequências fenotípicas encontradas em pacientes com ALS. Por fim, utilizamos esse modelo para identificar compostos que podem dissolver os agregados, e demonstramos que a liberação de inclusões de TDP-43 poderiam ser usados como tratamentos para a ALS.

Brain atrophy in multiple sclerosis: therapeutic, cognitive and clinical impact / Atrofia cerebral en esclerosis múltiple: impacto clínico, cognitivo y terapéutico

ABSTRACT Multiple sclerosis (MS) was always considered as a white matter inflammatory disease. Today, there is an important body of evidence that supports the hypothesis that gray matter involvement and the neurodegenerative mechanism are at least partially independent from inflammation. Gray matter atrophy develops faster than white matter atrophy, and predominates in the initial stages of the disease. The neurodegenerative mechanism creates permanent damage and correlates with physical and cognitive disability. In this review we describe the current available evidence regarding brain atrophy and its consequence in MS patients.

RESUMEN La esclerosis múltiple (EM) fue considerada históricamente como una enfermedad inflamatoria de la sustancia blanca. Hoy en día hay mucha evidencia que apoya, además, el compromiso de la sustancia gris y los mecanismos neurodegenerativos, que son al menos parcialmente independientes de la inflamación. La atrofia de la sustancia gris se desarrolla más rápido que la atrofia de la sustancia blanca y predomina en las etapas iniciales de la enfermedad. El mecanismo neurodegenerativo, crea un daño permanente y se correlacionaría con la discapacidad física y cognitiva del paciente. En esta revisión, se describe la evidencia disponible actual con respecto a la atrofia cerebral y su consecuencia en los pacientes con EM.

Déficit de pantotenato quinasa asociado a neurodegeneración: reporte de un caso clásico y revisión de la literatura / Pantothenate kinase-associated neurodegeneration: a classical case report and literature review

El déficit de pantotenato quinasa asociado a neurodegeneración (PKAN por su sigla en inglés) es una enfermedadneurodegenerativa poco frecuente que se caracteriza por disfunción extrapiramidal progresiva y acumulaciónde hierro en los ganglios basales. El signo clásico en la neuroimagen de “ojos de tigre” se ve en las imágenesponderadas en T2 en la resonancia magnética cerebral. A continuación presentamos un caso clásico de la enfermedaden un niño que inicia con síntomas motores a los 5 años de edad y que fue estudiado en el Instituto deOrtopedia Infantil Roosevelt, con neuroimágenes típicas y confirmación de la mutación por estudio molecular.

Pantothenate kinase-associated neurodegeneration (PKAN) is a rare neurodegenerative disease characterized by progressive extrapyramidal dysfunction and iron accumulation in the basal ganglia. The classic sign in neuroimaging of "eye of the tiger" is seen on T2-weighted magnetic resonance imaging scan. We present a classic case of the disease in a child who starts with motor symptoms at 5 years old and was studied at the Instituto de Ortopedia Infantil Roosevelt, with typical neuroimaging and confirmation of the mutation by molecular study.

El sistema antioxidante del glutatión en la etiopatología de la disfunción nigro-estriatal / Glutathione antioxidant system in the etiopathology of nigrostriatal dysfunction

La enfermedad de Parkinson es una enfermedad neurodegenerativa crónica que afecta a las personas de la tercera edad. En una minoría de los casos la enfermedad es de origen genético pero en el resto, la causa es idiopática. En este sentido, la acumulación de los radicales libres y la pérdida de la homeostasis del glutatión se han señalado como posibles agentes causales. El presente texto se propuso revisar las evidencias experimentales que apoyan la participación de los radicales libres y la pérdida de la homeostasis del glutatión en el comienzo y la progresión de la degeneración de la substantianigrapars compacta. El estrés oxidativo en la enfermedad de Parkinson´s puede estar relacionado con las propiedades pro-oxidantes intrínsecas de la dopamina y elevadas concentraciones de hierro en la substantianigrapars compacta, que promueven la oxidación de la dopamina y la generación de especies reactivas del oxígeno. Cualquier evento que desencadene estos mecanismos, genera un daño celular. La disminución del glutatión es una de las alteraciones bioquímicas más tempranas, detectadas en asociación con la enfermedad de Parkinson y se ha relacionado con la inhibición del complejo I de la cadena de transporte mitocondrial, daño oxidativo, activación glial, entre otros que favorecen la neurodegeneración. Estas evidencias sugieren la necesidad de mantener la homeostasis del glutatión en el sistema dopaminérgico y su vínculo con la etiología de la degeneración nigro-estriatal, lo que tiene una potencial aplicación en la práctica clínica.

Parkinson's disease is a chronic neurodegenerative condition affecting elderly persons. In a minority of cases the disease has a genetic origin, but in most the cause is idiopathic. Accumulation of free radicals and loss of glutathione homeostasis have been pointed at as possible causal agents. The purpose of the study was to review experimental evidence supporting the involvement of free radicals and loss of glutathione homeostasis in the outset and progress of substantia nigra pars compacta degeneration. Oxidative stress in Parkinson's disease may be related to the intrinsic pro-oxidant properties of dopamine and high iron concentrations in the substantia nigra pars compacta, promoting dopamine oxidation and the generation of reactive oxygen species. Any event triggering these mechanisms will cause cell damage. Glutathione reduction is one of the earliest biochemical alterations detected in association with Parkinson's disease, and it has been related to the inhibition of complex I of the mitochondrial transport chain, oxidative damage and glial activation, among other factors leading to neurodegeneration. This evidence points to the need to maintain glutathione homeostasis in the dopaminergic system, as well as its relationship to the etiology of nigrostriatal degeneration, of potential application in clinical practice.

¿La exposición crónica al alcohol induce neurodegeneración en el Sistema Nervioso Central de la rata? / Does chronic alcohol exposure induce neurodegeneration in the rat Central Nervous System?

Antecedentes: La exposición crónica al alcohol se asocia con procesos neurotóxicos y neurodegenerativos relacionados con disfunciones cognitivas y de memoria. El daño inducido por alcohol depende de los patrones de consumo de etanol. La exposición prolongada al alcohol induce daño en distintas regiones cerebrales (cortezas prefrontal, perirrinal, entorrinal y parahipocampal, tálamo, hipotálamo, hipocampo y cerebelo) en pacientes alcohólicos y modelos animales de alcoholismo. Sin embargo, no se han estudiado las regiones cerebrales asociadas con el circuito de reforzamiento y recompensa de drogas de abuso.Objetivo: Investigar si la exposición crónica al alcohol induce daño neurodegenerativo en el cerebro de la rata, en particular en el sistema mesocorticolímbico y la amígdala.Método: Ratas Wistar macho fueron expuestas a etanol (10% v/v) o agua por consumo oral durante 30 días y se les privó de la droga por 0, 24 y 48h. Los animales fueron sacrificados y se les extrajo la sangre troncal y el cerebro. Para evaluar el daño neurodegenerativo, se utilizó el marcador fluorescente Fluoro-Jade B. La concentración de alcohol en sangre se determinó por espectrofotometría.Resultados: Se observó un escaso número de células positivas a Fluoro-Jade en las cortezas piriforme y frontal de asociación, el caudado-putamen y el tálamo dorsal. No se encontraron diferencias entre el tratamiento crónico o la privación de alcohol versus el grupo control.Discusión y conclusión: La exposición crónica al alcohol no indujo neurodegeneración en las condiciones utilizadas en este estudio. Probablemente, las concentraciones de alcohol en sangre alcanzadas durante el tratamiento no fueron suficientes para inducir muerte celular.

Background: Chronic alcohol exposure is associated to neurotoxic and neurodegenerative mechanisms that lead to several cognitive and memory dysfunctions. Alcohol-induced damage depends on ethanol consumption patterns. Prolonged alcohol exposure induces damage in distinct brain regions (prefrontal, perirhinal, entorhinal and parahippocampal cortices, thalamus, hypothalamus, hippocampus and cerebellum) in both alcoholic patients and animal models of alcoholism. However, brain areas of the drug reinforcement and reward circuit have not been investigated.Objective: To investigate if chronic alcohol exposure induces neurodegenerative damage in the rat brain, particularly in the mesocorticolimbic system and the amygdala.Method: Male Wistar rats were exposed to ethanol (10% v/v) or water by oral consumption during 30 days. In another set of experiments, animals similarly treated with ethanol were withdrawn from the drug for 24 and 48 h. At the end of the treatments, animals were sacrificed, whole blood samples were obtained and the brains were removed. A fluorescence marker (Fluoro-Jade B) was used to assess neurodegenerative damage in the brain. Blood alcohol concentration was evaluated by spectrophotometry.Results: We observed a low number of Fluoro-Jade B positive cells in different brain regions, including the piriform cortex, frontal cortex of association, caudate-putamen and dorsal thalamus. No differences were found between chronic alcohol or ethanol withdrawn groups versus control animals.Discussion and conclusion: Our results suggest that chronic alcohol exposure does not induce neurodegeneration under the present experimental conditions. Alcohol blood concentrations attained during treatment may not be sufficient to induce cell death.

Esclerosis múltiple: enfermedad neurológica de alto impacto social: de vuelta al antiguo tratamiento / Multiple sclerosis, neurological disease with high social impact: back to the old treatment

Resumen La esclerosis múltiple (EM) es una enfermedad inmune-inflamatoria y crónico-degenerativa, que afecta a personas jóvenes y tiene un alto impacto social por los costos directos e indirectos. Objetivo: Regular el proceso neurodegenerativo a través de una adecuada modulación de los factores inflamatorios mediante el uso de metilprednisolona y la evaluación con estudios de resonancia magnética. Pacientes y métodos: Pacientes mujeres que se encuentran entre la 1ª y 5ª década de la vida, con diagnóstico de EM, que se incluyeron por cumplir con los criterios diagnósticos de McDonald 2010 (sobre todo la diseminación en tiempo y espacio). Se les administraron bolos de metilprednisolona de manera regular, aun cuando no presentaran recaídas y se evaluaron con estudios de resonancia magnética (RM) anual, con un seguimiento de hasta 15 años. Resultados: Se observa una marcada disminución de las lesiones en función del tiempo y la administración de los bolos de metilprednisolona, y entre los 3 y 10 años las lesiones desaparecen en su totalidad. Conclusiones: La administración de bolos de metilprednisolona de manera regular atenúa el proceso inflamatorio y el daño a la barrera hematoencefálica, y por lo tanto, coadyuva en la remielinización y previene la neurodegeneración.

Abstract Multiple sclerosis (MS) is a chronic inflammatory and immune-degenerative disease that affects young people and has a high social impact due to direct and indirect costs. Objective: Regulate neurodegenerative process through a suitable modulation of inflammatory factors by using methylprednisolone and evaluation with Magnetic Resonance studies. Patients and methods: Female patients between the 1st and 5th decade of life, with diagnosis of Multiple Sclerosis, were included in the study if they met the criteria of McDonal 2010 (specially space and time monitoring) methylprednisolone boluses were administered regularly, even when the patient had no relapses, and the patients were then evaluated with Magnetic Resonance per annum, with a follow-up of up to 15 years. Results: There is a marked decrease of lesion in function of time and the bolus administration of methylprednisolone, and lesions disappeared entirely after 3 to 10 years of administration. Conclusions: The regular bolus administration of methylprednisolone attenuates the inflammatory process and the damage to the blood brain barrier and thus contributes in preventing neurodegeneration and is coadyuvant in remyelination.

Presentación clínica típica y atípica de déficit de pantotenato quinasa, reporte de 2 casos / Typical and atypical presentation pantothenate kinase deficiency: reports of two cases and a review of current literature

Los síndromes de neurodegeneración asociada al hierro son una causa secundaria importante de extrapiramidalismo (1). De aparición entre los 6 y 40 años, se asocian además a cambios comportamentales y demencia (2). La base fisiopatológica son los depósitos de hierro a nivel ganglio basal. De estas enfermedades, la más frecuente es el déficit de pantotenato quinasa (PKAN por su siglas en inglés), constituyendo más del 50% de los casos de esta enfermedad. Se han descrito 2 formas de presentación típica o temprana, y atípica o tardía2. Se reportan a continuación dos casos: uno de presentación típica y otro de presentación atípica, diagnosticados en el hospital San Ignacio de Bogotá, Colombia.

Neurodegenerations associated with iron deposites are an important secondary cause extrapiramidalism. Their onsets are between 6 and 40 years, and are associated with behavioral changes and dementia. The pathophysiological bases are iron deposits at the basal ganglia. Of these diseases, the most frequent is Pantothenate kinase associated neurodegeneration (PKAN by its acronym), which constitutes over 50% of cases of the disease. Two forms of presentation have been described: typical (early onset) and atypical (late onset). We report two cases in the following: one typical and one atypical presentation, both diagnosed in San Ignacio Hospital in Bogotá, Colombia.

Isquemia cerebral experimental y sus aplicaciones en la investigación en neurociencias / Experimental brain ischemia and its applications on neuroscience research

La enfermedad cerebrovascular (ECV) isquémica es la tercera causa de muerte en Estados Unidos y otros países industrializados, produce una discapacidad importante en sobrevivientes. Una de las consecuencias más importantes del ictus isquémico es el daño cerebral, resultante de una mezcla compleja de procesos entre los que se incluye la excitotoxicidad mediada por el neurotransmisor glutamato. La excitotoxicidad tiene un papel central en la patología cerebrovascular, pero también en situaciones de trauma agudo y diversas enfermedades neurodegenerativas. El modelo de isquemia cerebral focal por oclusión de la arteria cerebral media (ACM) en ratas mediante la técnica del filamento intraluminal, ocasiona una lesión frontoparietal cortical y dorsolateral del estriado, permite evaluar fenómenos de estrés celular en el foco isquémico o en áreas de oligemia o penumbra. La isquemia cerebral desencadena una secuencia de fenómenos moleculares que se inician con el déficit energético relacionado con la interrupción de los procesos de fosforilación oxidativa y la producción de adenosin trifosfato (ATP). Estos procesos puede ser responsables de varias enfermedades neurodegenerativas, tales como la enfermedad de Alzheimer, la lesión cerebral isquémica, epilepsia y esquizofrenia. El estudio de estos procesos podría aumentar la comprensión de la fisiopatología de la isquemia cerebral, permitiendo el avance en el diseño de estrategias neuroprotectoras, logrando una disminución en la mortalidad y la discapacidad de los pacientes con lesión isquémica.

The ischemic brain disease (IBD) or ischemic stroke is the third cause of death in United States and other industrialized countries, and it generates major disabilities in these patients. One of the most important consequences in the ischemic ictus is the cerebral damage, which is a consequence of a complex mixture of biochemical processes. Among them the excitoxicity mediated by glutamate. Not only has excitoxicity a central role in the IBD, but also in situations of acute trauma and in diverse neurodegenerative diseases. The focal model of obstruction of the middle cerebral artery (MCA) in rats by means of intraluminal suture that causes a cortical frontoparietal lesion as well as in the dorsolateral striatum allows evaluating the phenomena of cellular stress in the ischemic focus or in oligaemia areas or ischemic penumbra. The cerebral ischemia unchains a sequence of molecular phenomena that begin with the lack of energy secondary to the interruption of the processes of oxidative phosphorylation and the deficit of adenosin triphosphate (ATP) production. These processes could be responsible for several degenerative illnesses such as Alzheimer's disease, ischemic stroke, epilepsy and schizophrenia. The study of these processes could increase the understanding of the pathophysiology of cerebral ischemia, allowing progress in design of neuroprotective strategies, achieving to decrease the mortality and morbidity of patients with IBD.

Mecanismos de neurodegeneración en la epilepsia del lóbulo temporal / Mechanisms of neurodegeneration in temporal lobe epilepsy

Epilepsy affects 1 and 2 percent of the worldwide population, while temporal lobe epilepsy (TLE) covers 40 percent of all epilepsy cases. Controversy in defining epilepsy as a neurodegenerative disease exists because, no there is enough evidence to show seizures and status epilepticus (SE) as cause for irreversible neuronal damage. Epileptogenic insult at the beginning of the disease produces an acute and delayed neuronal death, resulting in gliosis, but also triggers compensatory processes such as angiogenesis, cell proliferation and reorganization of extracellular matrix as receptors, channels and drug transporter proteins. In neurogenesis and axonal regrowth, the age of onset is crucial for the formation of abnormal neurons and aberrant circuits as a result of seizures; approximately 30 percent begin in the temporal lobe. These disturbances continue in parallel or sequentially during the course of epilepsy, which implies a great challenge in the search of new treatments...

La epilepsia es una enfermedad que afecta entre el 1 al 2 por ciento de la población mundial, siendo la epilepsia del lóbulo temporal (ELT) la que abarca el 40 por ciento de todos los casos de epilepsia. La controversia en definir a la epilepsia como una enfermedad neurodegenerativa, se debe a que no hay pruebas suficientes que demuestren como las convulsiones y el estado de mal epiléptico (SE) provocan un daño neuronal irreversible. El insulto epileptógenico presente al inicio de la enfermedad genera la muerte neuronal aguda y tardía, para dar lugar a la gliosis; pero también se desencadenan procesos compensatorios como la angiogénesis, la proliferación celular y una reorganización tanto de la matriz extracelular como de los receptores, canales y proteínas transportadoras de fármacos. En el caso de la neurogénesis y recrecimiento axonal, la edad de inicio es determinante para la formación de neuronas anormales y circuitos aberrantes como consecuencia de las convulsiones, dónde aproximadamente un 30 por ciento comienzan en el lóbulo temporal. Estas alteraciones se continúan en paralelo o de forma secuencia! durante la evolución de la epilepsia, lo que implica un gran desafío en la búsqueda de nuevos tratamientos...

Efecto neuroprotector del extracto hidroalcohólico de Piper aduncum “matico” en un modelo in vitro de neurodegeneración

Durante los procesos neurodegenerativos la función y viabilidad de las neuronas se reduce. En particular, el incremento patológico en la concentración de calcio intracelular, la alteración de la plasticidad sináptica y apoptosis están implicados en la Enfermedad de Alzheimer (EA), paradigma de un proceso neurodegenerativo, relacionado con la pérdida progresiva de las funciones cognitivas. Para evaluar el efecto neuroprotector de Piper aduncum "matico" se indujo el daño con el péptido Aβ a células cultivadas. Igualmente, células hipocampales fueron tratadas con el Aβ, y se evaluó viabilidad celular, niveles de caspasa-3 y expresión de receptores NMDA en sinapsis. También se registró el influjo de calcio intracelular en tratamientos con agonista NMDA y P. aduncum. En la evaluación neuroprotectora hay una reducción de un 20,6% de caspasa-3; un aumento del 9,6% por encima del control y una recuperación del 20,86% para las proteínas NR1 y SV2 respectivamente. Además hay una reducción de más del 50% del calcio celular. Estos resultados evidencian efecto neuroprotector de P. aduncum para el modelo estudiado

During the neurodegenerative processes there is a reduction of the function and viability of neurons. The pathological increase in the intracellular calcium concentration, the alteration of the synaptic plasticity and the apoptosis are implicated in Alzheimer disease (AD, a paradigm of a neurodegenerative process, related with the progressive loss of cognitive functions. To evaluate neuroprotector effect of Piper aduncum damage was induced with Aβ1-42 and NMDA to cultured cells. So hippocampal cells were treated with Aβ1-42 1 uM and cellular viability, levels of caspasa-3 and expression of NMDA receptors in synapses were evaluated. Also, intracellular calcium influxe (sobreestimulation with NMDA) of was registered in treatments with P. aduncum. In the neuroprotector evaluation there is a reduction of 20.6% of caspasa-3; one increase of 9.6% over control and recovery of 20.86% for NR1 and SV2 proteins respectively. Besides, there is a reduction of more than 50% of cellular calcium. These results demonstrate neuroprotector effect of P. aduncum for the studied model