Neuroprotección en la Isquemia Cerebral. Experiencias con la Eritropoyetina Humana Recombinante

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Neuroprotección en la Isquemia Cerebral.

Experiencias con la Eritropoyetina Humana Recombinante

 

Dra. MV. Iliana Sosa Testé,1 Dr. CS. Jorge Daniel García Salman2

 

 

1  Médica  Veterinaria  Facultad  de  Veterinaria  de  la  Universidad  Agraria  de  La  Habana  Centro  Nacional  para  la  Producción  de Animales de Laboratorio (CENPALAB). 2 Doctor en Ciencias de la Salud, Bioquímico Facultad de Medicina Manual Fajardo Dpto. de Neurología Experimental del Instituto de Neurología y Neurocirugía.

 

Resumen

 

Las estrategias terapéuticas actuales se encuentran encaminadas al restablecimiento del flujo sanguíneo cerebral y a la protección de las células nerviosas en las enfermedades cerebrovasculares. La búsqueda de  agentes  neuroprotectores  se  ha  dirigido  al  bloqueo  de  alguno  de  los  eventos  moleculares  que acontecen  en  las  células  nerviosas  como  consecuencia  de  la  isquemia.  La  eritropoyetina  recombinante humana    constituye  una  propuesta  reciente,  que  ha  mostrado  tener  mecanismos  de  acción neuroprotectores a más de un nivel, y  que parece ser una opción prometedora a corto plazo. Su acción eritropoyética  puede  representar  un  inconveniente  para  tratamientos    crónicos  o  en  la  prevención secundaria.  El  uso  de  una  eritropoyetina  con  bajo  contenido  en  ácidos  siálicos  –con  actividad neuroprotectora  pero no eritropoyética– puede ser una buena opción. Esta molécula debiera administrarse por una vía no sistémica como la vía  intranasal, para prevenir su degradación hepática. La administración intranasal de una eritropoyetina  recombinante humana con bajo contenido en ácidos siálicos ha mostrado ser  rápida  y  segura  en  su  acceso    al  encéfalo,  no  estimula  la  eritropoyesis  en  tratamientos  agudos  y muestra  eficacia terapéutica en varios modelos de isquemia cerebral en roedores. Esta propuesta puede convertirse en una opción  terapéutica en la enfermedad cerebrovascular. Palabras clave: Isquemia cerebral, Neuroprotección, Eritropoyetina, Intranasal   Abstract   

The  current  therapeutic  strategies  are  oriented  to  reestablish  the  cerebral  blood  flow  and  to  protect  the nervous cells during cerebrovascular disease. Searching neuroprotective agents has been guided to block some of the molecular events that nervous cells suffer as a consequence of ischemia. Human recombinant  erythropoietin constitutes a recent proposal, demonstrating to have neuroprotective mechanisms of action at    more  than  one  level,  appearing  to  be  a  short  term  promising  option.  Its  erythropoietic  action  can represent an convenience for chronic treatments or in secondary prevention. The use of an erythropoietin with low content of sialic acids –with neuroprotective activity but not erythropoietic– may be a good option.  This molecule should be administered by a non systemic route as is the intranasal in order to prevent the hepatic degradation. Intranasal administration of human recombinant erythropoietin has shown to  be quick and  safe  in  accessing  the  brain,  it  does  not  stimulate  erythropoiesis  in  acute  treatments  and  it  shows  therapeutic effectiveness in  several models of cerebral ischemia in rodents. This proposal can become a therapeutic option in cerebrovascular diseases. 

 

Key words: Cerebral ischaemia, Neuroprotection, Erythropoietin, Intranasal route.   ________________________________________________________________________________

 

 

Introducción

Entre  las  enfermedades  neurológicas  más  frecuentes  en  el  mundo,  se  encuentra  la  enfermedad cerebrovascular (ECV). Constituye la tercera causa de muerte en el mundo desarrollado y es la primera  causa de invalidez y de demencia vascular, por lo que se considera una urgencia  médica.1, 2 Afecta a un 50%  de  la  población  mayor  de  60    años.  La  mortalidad  por  esta  enfermedad  se  incrementa exponencialmente con la edad, duplicándose cada 5 años.3  De acuerdo al tipo de accidente vascular pude ser hemorrágica  o isquémica.

 

La  estrategia  del  tratamiento  de  la  isquemia  cerebral,  en  su  fase  aguda,  tiene  dos  objetivos  principales: restauración    del  flujo  sanguíneo  cerebral  (reperfusión)  y  la  limitación  del  daño  neuronal (neuroprotección).4    Por  lo  tanto,  la  orientación  terapéutica  más  importante  en  los  pacientes    con  infarto cerebral  se  dirigirá  a  mejorar  el  flujo  sanguíneo    cerebral  y  reducir  o  bloquear  las  consecuencias

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metabólicas a nivel celular y subcelular.5  

Los aspectos más importantes relacionados con el tratamiento de la ECV aguda son los concernientes a  cuál tejido isquémico es el blanco del tratamiento, así como cuándo éste va a responder. Estos conceptos   nterrelacionados  acerca  de  la  zona  isquémica  potencialmente  reversible  y  de  cuándo  la  misma  podría  responder a una variedad  de modalidades terapéuticas son las bases de los esfuerzos actuales dirigidos a    desarrollar  tratamientos  efectivos  para  la  ECV  aguda.  Uno  de  los  objetivos  principales  de    las investigaciones  en  esta  área,  es  desarrollar  fármacos    que  intervengan  en  la  cascada  isquémica  y reduzcan  la  cantidad  de  tejido  dañado.  De  este  modo  se  podrá  obtener  un  mejor  resultado  clínico, traducido no sólo en sobrevida,  sino también en la calidad de vida de los pacientes que sufren eventos vasculares agudos.4

 

Muchos  agentes  neuroprotectores  se  han  estudiado,  por  ejemplo,  barredores  de  radicales  libres, antagonistas  ácidos,  hipotermia,  barbitúricos,  bloqueadores  de  calcio,    factores  de  crecimiento,  y  se  han investigado otros por  varios años. Aunque muchos de estos agentes evidencian efectos terapéuticos en  estudios  preclínicos  con  modelos    de  isquemia  (ratas,  ratones,  o  gerbos),  ninguno  de  éstos  ha  probado  concluyentemente  efectos  correspondientes  en  humanos.6  Las  causas  probables  por  las  cuales  esto sucede  son  variadas,  como  son:  la  elección  del  modelo  animal  específico  donde  se  planea  evaluar  el agente farmacológico, la ventana terapéutica, y la dosis empleada.

 

Una de las mayores dificultades que enfrenta el desarrollo de un neurofármaco para su aplicación es que llegue  al  sistema  nervioso  central  (SNC),  es  decir,  que  sea  permeable  a  la  barrera  hematoencefálica (BHE). Una estrategia lógica para encontrar una solución a esta dificultad  pudiera ser el uso de las mismas moléculas que el cerebro  utiliza ante diferentes injurias, con el objetivo de mantener la homeostasis.7, 8  Generalmente  los  productos  neuroprotectores    sintetizados  son  para  se  administrarlos  por  vía intracerebroventricular y parenteral. No obstante a esto, se estudia en la actualidad la vía intranasal, por grupos de investigadores que han demostrado un eficiente acceso al SNC de muchos neurofármacos por esta vía.   Algunas propuestas recientes van más allá de resolver parcialmente el problema de la cascada isquémica e invocan terapias combinadas y el uso de moléculas propias de la neuroprotección endógena.9, 10, 11, 12 Un buen candidato de este tipo podría ser la eritropoyetina humana recombinante (rHu­EPO), que se ha empleado en el tratamiento de la anemia por insuficiencia renal y en el cáncer. Desde la última década, se investiga el efecto de la rHu­ EPO en la protección de las células cerebrales frente al daño isquémico.13,  14, 15   El presente trabajo argumenta –a partir de los resultados de la literatura reciente sobre la isquemia cerebral y algunos aspectos sobre la neuroprotección– la alternativa de utilizar la rHu­EPO como un neuroprotector para la isquemia cerebral. Dentro de esta alternativa, argumentamos los beneficios de administrar por vía intranasal una rHu­EPO con bajo contenido de ácidos siálicos.

 

Desarrollo

Accidente  cerebrovascular  isquémico  Un  accidente  cerebrovascular  isquémico  ocurre  cuando  una  arteria que suministra sangre al cerebro queda bloqueada, reduciendo repentinamente, o interrumpiendo el flujo de sangre y, con el tiempo, ocasionando un infarto en el cerebro. Aproximadamente un 80% de todos los accidentes cerebrovasculares son de tipo isquémico. Los coágulos son la causa más común de bloqueo arterial  y  de  infarto  cerebral.16  La  isquemia  cerebral  puede  producirse  por  diferentes  causas  que disminuyan el flujo sanguíneo cerebral por debajo de un nivel crítico (desde 55ml/100g/ min hasta menos de  12ml/100g/min).  La  consecuencia  primaria  es  la  falta  de  oxígeno  y  glucosa  necesarios  para  el metabolismo cerebral.17

 

Al  producirse  la  cascada  de  procesos  durante  la  isquemia,  comienzan  los  síntomas  clínicos  que caracterizan la ECV.3, 18 La obstrucción de un vaso sanguíneo cerebral ocasiona un gradiente de flujo de sangre  en  el  territorio  vascular  afectado  que  da  lugar  a  una  zona  central  severamente  hipoperfundida (núcleo isquémico), en tanto que en la periferia se establece una isquemia menos pronunciada (penumbra isquémica).  La  región  de  penumbra  isquémica,  donde  el  flujo  residual  es  inferior  al  flujo  normal  e insuficiente  para  el  mantenimiento  de  la  función  celular,  permanece  viable  debido  a  la  eficacia  de  la circulación  colateral.  En  el  núcleo  isquémico,  con  un  flujo  inferior  al  umbral  del  infarto,  se  produce  una muerte celular aguda, principalmente por necrosis.5 La presencia de la zona de penumbra en la isquemia aguda,  en  animales  y  humanos,  se  ha  establecido  por  varios  estudios  de  tomografía  por    emisión  de positrones  y  de  imágenes  de  resonancia  magnética.  En  la  penumbra,  la  función  neuronal  eléctrica  esta abolida, pero se conserva una actividad metabólica mínima que preserva su integridad estructural durante algún  tiempo,  hasta  que  la  producción  de  ATP  cae  por  debajo  del  50%  de  los  niveles  normales.  Se  ha sugerido que la muerte en la zona de penumbra tiene características de apoptosis en lugar de necrosis.5

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Lógicamente el periodo de tiempo durante el cual la penumbra persiste, representa una ventana potencial de  oportunidad  terapéutica.2,  20  La  viabilidad  de  las  células  en  la  zona  de  penumbra  tiene  un  tiempo limitado  ya  que  la  disminución  de  las  reservas  de  oxígeno  y  glucosa    desencadena  diversos  procesos patológicos que pueden conducir a la muerte celular.21 De manera que la zona de  penumbra constituye el blanco  principal  para  la  mayoría  de  las  intervenciones  médicas  agudas  aplicadas  entre  las  3    y  6  horas post­ictal.22

 

Con la manifestación de necrosis del tejido después de 4­6 h de la isquemia, se produce el paso de las proteínas  séricas  del  plasma  al  líquido  intersticial.  Con  esta  perturbación  comienza  el  edema  tipo vasogénico.  Este  tipo  de  edema  se  presenta  1­2  días  después  del  ataque  de  isquemia,  y  causa  un  incremento  de  volumen  de  alrededor  de  8  mL.  Si  el  infarto  del  cerebro  es  grande,  el  volumen  del  tejido cerebral  aumenta  y  se  puede  producir  el    fenómeno  de  herniación  de  las  estructuras  cerebrales.  En condiciones  clínicas,  este  proceso  se  considera  maligno;  es  la  complicación  más  peligrosa  de  proceso  agudo y una indicación para aplicar terapia de descompresión.23

 

Tratamiento de la isquemia cerebral

Actualmente,  el  tratamiento  de  la  fase  aguda  de  la  isquemia  cerebral  comprende  solamente  medidas generales,  ya  que  los  tratamientos  específicos  todavía  no  están  bien  establecidos.  Como  primera  pauta está  la  atención  inmediata,    controlando  aspectos  generales  como  las  funciones  respiratoria  y  hemodinámica (deshidratación, control de la tensión arterial, mantenimiento de la función cardiaca).  Para el tratamiento activo del edema cerebral se emplean  diuréticos osmóticos como el manitol al 20%, aunque su uso está justificado solamente por trabajos y observaciones  empíricas. De manera que en la mayoría de los casos el tratamiento  depende de los síntomas generales del paciente.3 

 

El  período  durante  el  cual  los  cambios  isquémicos  pueden  ser  reversibles  constituye  la  ventana terapéutica.18,  24  Para  los  neurólogos  una  ventana  terapéutica  aceptable  para  un  neuroprotector  está entre 4 y 6 horas. Teniendo en cuenta la fisiopatología del ictus se pueden derivar tres posibles  estrategias en  el  tratamiento  orientadas  a  minimizar  las    consecuencias  del  accidente  cerebrovascular  isquémico:  1. Incrementar las reservas energéticas de las células (tratamiento profiláctico exclusivamente). 2. Minimizar el  daño  restableciendo  la  perfusión  lo    antes  posible  (terapias  trombolíticas),  y  3.  Neuroprotección propiamente  dicha. La restauración temprana de la reperfusión del área  afectada (terapia trombolítica) se ha  demostrado  como  una    terapia  farmacológica  efectiva  tanto  en  modelos  animales  como  en  ensayos  clínicos,25  y  la  única  aprobada  para  su    uso  en  clínica.  Se  debe  tener  en  cuenta  también  que  si  la isquemia    es  lo  suficientemente  prolongada,  el  tratamiento  trombolítico  no  sólo  no  resulta  efectivo,  sino que    exacerba  el  daño  por  reperfusión.  Por  último,  la  neuroprotección    consiste  en  impedir  o  limitar  farmacológicamente la progresión de la cascada isquémica en el tejido cerebral, una vez que ésta se ha iniciado.26

 

Según  su  mecanismo  de  acción  primario,  las  estrategias  neuroprotectoras  se  pueden  clasificar  en  los siguientes grupos27: 1. Moduladores del sistema de aminoácidos excitadores. 2. Moduladores del flujo de calcio. 3. Activadores metabólicos. 4. Agentes anti­edema. 5. Inhibidores de la adhesión leucocitaria. 6. Secuestradores de radicales libres. 7. Promotores de la reparación de membranas e inhibidores de su degradación. 8. Compuestos con efectos desconocidos.   Para un futuro próximo, no sólo puede precisar de la combinación de sustancias neuroprotectoras, sino de su asociación con fibrinolíticos, al objeto de optimizar su efi­ cacia y permitir una mayor acción del efecto neuroprotector  en  el  tejido  recanalizado,  reduciendo  el  posible  daño    por  reperfusión  y,  posiblemente, ampliando en el tiempo  la ventana terapéutica. En el campo experimental, sustancias como el anticuerpo  anti­CD18  (anticuerpo  antiadhesión  de  los  leucocitos),  en  combinación  con  el  fibrinolítico    rt­PA,  han mostrado  capacidad  no  sólo  de  reducción  del  volumen  del  infarto,  sino  de  ampliación  de  la  ventana terapéutica frente a las sustancias utilizadas aisladamente.28

 

Resulta  importante  que  se  utilicen,  a  nivel  experimental,  combinaciones  de  sustancias  neuroprotectoras, aunque  no  hayan  demostrado  eficacia  clínica  por  separado,  ya  que  la  complejidad  del  proceso  de  la isquemia cerebral reduce  sensiblemente las posibilidades de éxito en solitario.18

 

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Bases de la neuroprotección

La  neuroprotección  es  una  estrategia  de  tratamiento  terapéutico  o  también  profiláctico,  cuyo  objetivo fundamental es prevenir u oponerse a la pérdida neuronal patológica que ocurre en enfermedades del SNC de diferentes  orígenes, como por ejemplo en el ictus, neurotrauma y enfermedades neuroinflamatorias y neurodegenerativas.29, 30   Las modernas técnicas de imagenes han mostrado que el volumen del infarto se extiende durante varios días en los humanos.31 La lesión del cerebro inducida por la oclusión de la arteria cerebral media, a nivel experimental,  también madura y crece como una función de tiempo. El área de penumbra isquémica se caracteriza por tener un flujo sanguíneo cerebral reducido sin propiedades de excitabilidad eléctrica, pero donde  no  se  perturban  irreversiblemente  los  gradientes  de  iones.32  De  esta  manera,  la  penumbra isquémica ofrece una ventana de tiempo extendida para la terapia de neuroprotectores.

 

La  penumbra  isquémica  puede  visualizarse  con  diferentes  técnicas  de  imágenes,  y  su  recuperación  o conversión  al  infarto,  se  ha  documentado  en  los  modelos  experimentales.  33  Los  estudios  en  animales indican que si el suministro de la sangre no se restaura y el tejido no es protegido metabólicamente en un período de 6 horas, la región de penumbra se deteriora y contribuye al agrandamiento centrífugo del centro isquémico. Se piensa, por consiguiente, que la terapia neurprotectora aguda también pudiera ayudar a los pacientes y que los neuroprotectores deben administrarse dentro de 6 horas.34

 

Por  lo  tanto,  el  objetivo  fundamental  de  la  neuroprotección  es  proteger  aquella  zona  de  penumbra isquémica,  que  es  muy  difícil  de  determinar  en  una  clásica  tomografía  computarizada  o  resonancia magnética  –dada  las    características  funcionales  de  estas  técnicas–  y  por  consiguiente,  se  requiere rescatar para mejorar la calidad de  vida de los pacientes afectados por un ictus (figura 1). En este principio se basa la mayoría de los estudios de  fármacos para neuroprotección, además de promover los factores neurotróficos que garanticen una neuroplastidad del tejido cerebral.

 

Figura 1: Enfoque de la neuroprotección.

 

Neuroprotección endógena En la isquemia también se activan mecanismos endógenos protectores.7, 8 Hace más de una década se descubrió  que,  si  bien  la  isquemia  repetitiva  inducía  un  daño  mayor  que  la  suma  total  en  tiempo  de  los insultos,  el  espaciamiento    de  los  insultos  podía  inducir  neuroprotección.  Más  tarde  se  descubrió  que  la aplicación de un insulto subletal  induce en el tejido cambios que lo capacitan para resistir insultos letales  posteriores.

 

Otros estímulos, como la hipoxia y la depresión propagada cortical, provocan respuestas similares. Todos tienen  en  común  la  inducción  selectiva  de  genes  específicos  que  actúan  de  forma  concertada  para incrementar el potencial de supervivencia de las células nerviosas y promover la recuperación funcional. La administración de algunos  de estos genes o de las proteínas que codifican ­entre las que se destacan los factores neurotróficos­ ha permitido  la obtención de resultados interesantes en modelos experimentales de isquemia global y focal, que se relacionan sobre todo con la inhibición de la apoptosis neuronal inducida por la isquemia. Estos resultados inducen a pensar en un enfoque alternativo para la protección neuronal, que considera la respuesta endógena del cerebro como una opción prometedora para la terapéutica.9    Estos mecanismos son la base molecular de la tolerancia a la isquemia y se estudia muy en detalle por grupos  de  investigadores.8,  35  Por  ejemplo,  un  estímulo  generado  por  un  estado  hipóxico  es  factor  1 inducible por hipoxia (HIF­ 1). HIF­1 es uno de los sensores céntricos de la hipoxia e induce la expresión de proteínas con actividad angiogénica,  eritropoyética y neuroprotectora.36 Se activan proteínas que ejercen un efecto neuroprotector en aproximadamente el 50% de la lesión estudiada. Esta protección incompleta sugiere que hay otros mecanismos que también juegan un  papel esencial en el precondicionamiento de la isquemia,  tales  como  antiexcitatorios,  antiinflamatorios,  antiapoptóticos  y  programas  de  regeneración  y reparación celular.8

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En los últimos años se ha progresado de forma importante en el conocimiento de sustancias que actúan en diferentes puntos de la cascada, que conllevan a la muerte por necrosis o por apoptosis, y que interfieren con  estos  procesos  prolongando  la  vida  de  la  neurona.37,  38  Estos  compuestos  aparecen  promisorios como neuroprotectores y son el objeto de estudio en animales de experimentación y ensayos clínicos en el humano.37

 

La comprensión de estos mecanismos nos permitirían, en el futuro, inducir protección en pacientes como una  estrategia  nueva  salvaguardar  el  cerebro  contra  la  hipoxia  cerebral,  ya  que  los  resultados mencionados demuestran que las celúlas del cerebro no es sólo desafían mecanismos deletéreos sino que también activan programas innatos que las protegen de la isquemia.7, 8

 

Medicamentos neuroprotectores

Hasta  el  presente,  no  existe  una  droga  que  sea  lo  su­  ficientemente  efectiva,  específica  y  tenga  acceso seguro  al  SNC,  para  ser  usada  como  neuroprotector  en  enfermedades  neurológicas  en  etapa  aguda  o crónica.  Además,  la  mayoría  de  los  agentes  o  drogas  utilizados  como  neuroprotectores  efectivos  en biomodelos de isquemia fallan por no ser toleradas clínicamente.39

 

El  conocimiento  progresivo  de  la  compleja  fisiopatología  de  la  isquemia  cerebral,  ha  condicionado  el desarrollo de una gran cantidad de sustancias para bloquear, a diferentes niveles, la cascada isquémica. Muchas de estas sustancias han demostrado una considerable eficacia en diversos modelos animales de isquemia  cerebral,  especialmente  reduciendo  el  tamaño  del  infarto.  Sin  embargo,  el  traslado  de  estos resultados a la clínica humana no ha sido exitoso.40, 41, 42 La excepción ha sido el activador tisular del plasminógeno (tPA),25 aunque tiene una utilidad limitada, por lo que todavía se continúa en la búsqueda de  terapias  aplicables  de  una  forma  más  general  para  el  tratamiento  de  la  isquemia  aguda  y  el  infarto hemorrágico.40

 

La  normalización  del  flujo  sanguíneo  cerebral  (FSC)  promueve  una  recuperación  completa  solo  cuando tiene  lugar  muy  precozmente  y  puede  contribuir  a  evitar  la  extensión  del  infarto  en  las  primeras  3­6  h (ventana  para  la  reperfusión).  De  no  ser  así,  la  cascada  isquémica  se  torna  imparable  y  es  incluso potenciada por la reperfusión, que por sí misma es responsable de otros daños. Estos efectos pueden ser minimizados mediante citoprotectores, dentro de un tiempo limitado denominado ventana de citoprotección, probablemente más amplia (8­12 h), antes de que la lesión se complete y se vuelva irrecuperable.2, 3 En la práctica, el tiempo desde el establecimiento de los síntomas de la isquemia y su tratamiento, es un factor crítico que determina la eficacia de la neuroprotección.

 

Como  se  ha  podido  observar  el  conocimiento  acerca  de  la  fisiopatología  de  la  isquemia  cerebral,  su modelación en animales y la búsqueda de nuevos medicamentos que pudieran mejorar e incluso prevenir el daño al tejido isquémico es fuente inagotable de preguntas para las investigaciones en el campo de las neurociencias.

 

La rHu­EPO como neuroprotector La mayoría de los agentes terapéuticos neuroprotectores efectivos en biomodelos de isquemia fallan por no  ser  tolerados  clínicamente.5,  43  Una  estrategia  lógica  para  encontrar  una  solución  a  esta  dificultad pudiera ser el uso de las mismas moléculas que el cerebro utiliza ante diferentes lesiones44 en su lucha por mantener la homeostasis.

 

La  eritropoyetina  humana  recombinante  (rHu­EPO)  es  uno  de  los  diez  productos  más  vendidos  por  la biotecnología  mundial.  Es  una  glicoproteína  que  se  produce  fundamentalmente  en  el  riñón  y  está involucrada  en  la  proliferación,  diferenciación  y  maduración  de  los  eritrocitos  y    otras  células hematopoyéticas, aumentando el suministro de oxígeno a los tejidos.45, 46, 47 

 

La observación de que la rHu­EPO es expresada en el cerebro y es regulada por el factor inducible por hipoxia­1  (HIF­1)  (44,46)  el  cual  es  activado  por  una  amplia  variedad  de  estresores,  ha  estimulado  el desarrollo  de  estudios  del  efecto  neuroprotector  de  la  rHu­EPO  en  diferentes    modelos  de  infarto cerebral.48, 49, 50, 51, 52

 

Se ha comprobado que la eritropoyetina y su receptor (r­EPO) se expresan en el tejido cerebral, y que esta expresión  aumenta  durante  la  isquemia  cerebral,  lo  que  sugiere  su  participación  en  un  sistema  neuroprotector  endógeno  en  el  cerebro  de  mamíferos.53,  54,  55  La  efectividad  de  la  rHu­  EPO  como neuroprotector  se  ha  probado  en  modelos  de    daño  del  sistema  nervioso  en  ratón,  rata,  gerbo  y  conejo, incluyendo  la  isquemia  cerebral  focal  y  global56,  57,  58,  59,  60  donde  se  ha  demostrado  que  reduce  la muerte neuronal.

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Aunque todavía se investiga el mecanismo neuroprotector de la rHu­EPO, se ha planteado que su acción está  mediada  por  receptores  que  se  encuentran  en  las  paredes  del  endotelio  vascular  y  en  los astrocitos.54, 55 Los mecanismos de la rHu­EPO como agente neuroprotector parecen ser multifactoriales. La  rHu­EPO  puede  mediar  la  neuroprotección  indirectamente  restaurando  el  flujo  sanguíneo  al  tejido dañado  o  actúa  directamente  sobre  las  neuronas  por  activación  de  numerosas  vías  de  señalización molecular.  La molécula de rHu­EPO aumenta la expresión de enzimas antioxidantes y reduce la formación de radicales  libres mediada por el óxido nítrico, a través de un mecanismo que involucra la Janus Tyrosin Kinase  2    (JAK2)  y  el  factor  nuclear  NF­κB.44,  61  Su  acción  antioxidante  también  se  sustenta  en  el restablecimiento de las actividades de la catalasa citosólica y la glutatión peroxidasa en eritrocitos, lo cual protege contra el estrés oxidativo a través de la reducción de la peroxidación lipídica.62

 

Se ha demostrado que la rHu­EPO tiene también actividad neurotrófica, lo cual implica un efecto de mayor latencia  que  la  inhibición  de  la  apoptosis60,  62  y  disminuye  la  excitotoxicidad  neuronal,  la  cual  se encuentra involucrada en muchas formas de lesión cerebral.   La rHu­EPO promueve la angiogénesis como respuesta a la hipoxia y el daño neuronal, al igual que otras citocinas inducidas por HIF­1,63, 64, 65, 66 estimulando la formación de pequeños microvasos a través de la interacción con su receptor en los vasos sanguíneos.54, 55  

Su  acción  antiapoptótica  está  dada  por  la  activación  mediada  por  r­EPO  de  JAK2,  que  conlleva  a  la activación del NF­κB y la sobreexpresión de los genes inhibidores de la apoptosis XIAP y c­IAP2.62, 63, 64, 65, 66 En el hipocampo del gerbo, la rHu­EPO es capaz de proteger las neuronas del daño isquémico por  sobreexpresión  del  gen  antiapoptótico  Bcl­x.60  La  rHu­EPO  inhibe  la  expresión  de  Bax  en  células PC12, e  incrementa la expresión de Bcl­XL, miembro del grupo de las proteínas antiapoptóticas Bcl­2.52, 61  Además  estimula  la  supervivencia  celular  inhibiendo  el  complejo  MAPK  y  PI3K/Akt  que  promueve  la  apoptosis.60 La rHu­ EPO se ha identificado como un mediador potente de la tolerancia a la isquemia.8 La molécula actúa en las vías de transducción de señales y activadores de la transcripción que convergen en el  efecto neuroprotector de la familia de las proteínas BCL contra la apoptosis.60 Todo lo anterior sugiere  que sus efectos comprenden el control del balance de expresión de moléculas pro­ y anti­apoptóticas.45

 

La  neuroprotección  atribuida  a  la  rHu­EPO  puede  deberse  también  a  su  efecto  antiinflamatorio.67  La administración de rHu­EPO en el modelo de isquemia focal en ratas disminuye notablemente la migración de  células  inflamatorias  al  tejido  isquémico,  atenuando  la  producción  de  citocinas  proinflamatorias  y  disminuyendo el tamaño de la lesión.18, 55, 60

 

La  inflamación  aumenta  la  lesión  cerebral  por  varios  mecanismos,  incluso  inhibe  directamente  la producción de EPO local.68 De hecho, aunque la eritropoyetina es producida en el cerebro después de la isquemia,  su  expresión  es  inhibida  notablemente  por  citocinas  inflamatorias  y  por  especies  reactivas  de oxígeno.61, 63 Esto podría contribuir al conocimiento del papel de estos mediadores en la patogénesis de isquemia y explicar por qué la administración exógena de rHu­EPO puede ser especialmente beneficiosa.

 

Se  plantea  también  que  la  rHu­EPO  podría  ejercer  su  efecto  antiinflammatorio  por  inhibición  de  la señalización molecular por parte de las neuronas dañadas. En experimentos in vitro69, 70, 71, 72 que usan cocultivos  de  células  gliales  y  neuronales  donde  la  muerte  neuronal  esta  asociada  con  la  liberación  de factores que inducen la liberación de TNF por células gliales, se han encontrado evidencias  convincentes de que la acción antiinflamatoria de la rHu­ EPO protege dichas células.

 

Teniendo en cuenta las propiedades de rHu­EPO, Ehrenreich y colaboradores realizaron el primer ensayo clínico con rHu­EPO en isquemia cerebral aguda, con una ventana terapéutica dentro de las primeras 8 h. Los  autores  reportaron  una  reducción  significativa  del  área  infartada  en  los  pacientes  tratados,  asociada con    una  notable  recuperación  neurológica  y  una  mejoría  clínica,  un  mes  después  de  la  isquemia.73  El incremento de los niveles de rHu­EPO en suero y líquido cefalorraquídeo (LCR) sugieren que la rHu­EPO cruza la barrera hematoencefálica dañada y protege de manera efectiva ante el daño isquémico cerebral, como  ha  sido  reportado  por  otros  investigadores.54  No  se  han  observado  efectos  colaterales  tras  el tratamiento con rHu­EPO en la isquemia o en otras enfermedades neurodegenerativas. 47 Los resultados  obtenidos  por  Ehrenreich  y  colaboradores,  indican  que  la  rHu­EPO  mejora  la  oxigenación    del  tejido cerebral  y  reduce  el  volumen  de  infarto,  confiriéndole  un  excelente  aval  para  su  utilización  como neuroprotector  contra la isquemia cerebral.

 

Se ha reportado el uso de rHu­EPO en modelos de animales de hemorragia subaracnoidea,74 hemorragia intracraneal, 75 trauma craneoencefálico76, 77, 78 y en el daño de la médula espinal.79, 80 También se ha demostrado  que  reduce  el  daño  neuronal  funcional  en  modelos  de  encefalitis81,  82  y  esclerosis múltiple,83,  84  mejora  la  neuropatía  del  diabético85  y  la  isquemia  de  la  retina.86  Recientemente  se  ha

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descrito  su  acción  cardioprotectora  en  perros,56,  87  y  además  su  uso  como  tratamiento  en  la esquizofrenia,88 la hipoxia perinatal89, 90, 91 y el cáncer.92, 93 debido a sus efectos estimuladores sobre la  plasticidad  neuronal,  pudiera  tener  efectos  sobre  la  recuperación  a  largo  plazo  en  pacientes discapacitados por ECV o enfermedades neurodegenerativas.94

 

Administración intranasal de rHu­EPO con bajo contenido en ácidos siálicos (rHu­EPOb) Actualmente, en los estudios preclínicos y clínicos donde se ha utilizado la rHu­EPO como neuroprotector, se han empleado las vías intraperitoneal e intravenosa. 47,50,52,95 Esto constituye un riesgo potencial de estimulación de la eritropoyesis, la cual incrementaría la viscosidad de la sangre. Una sangre menos fluida conllevaría a un empeoramiento de la hemodinámica cerebral en la región afectada. El tratamiento crónico con rHu­EPO en la prevención secundaria podría elevar las cifras de hematocrito en los pacientes, lo cual podría introducir una complicación adicional en el caso de que se presentara un accidente cerebrovascular. Por lo tanto, la búsqueda de derivados de rHu­EPO sin actividad eritropoyética, pero que conserven sus propiedades neuroprotectoras, ha sido propuesta por varios grupos de investigadores y ha sido coronada por el éxito en la práctica con derivados asialilados y carbamilados.56, 96   En nuestro caso, usamos una molécula de eritropoyetina con bajo contenido en ácidos siálicos, similar a la eritropoyetina sintetizada en el cerebro en condiciones de isquemia.45, 49 Esta molécula tendrá que evadir su  paso  por  el  hígado  donde  sería  degradada  antes  de  llegar  al  SNC.  Por  lo  tanto,  la  vía  intravenosa estaría contraindicada de antemano en este caso. Una posibilidad factible, aunque poco explorada, sería la administración intranasal.

 

Existen reportes del uso de la vía intranasal para hacer llegar moléculas al SNC.97, 98 Se ha demostrado el  paso  al  cerebro  de  otras  proteínas  con  actividad  trófica  o  neuroprotectora  por  esta  vía.99  En  trabajos recientes se ha demostrado la efectividad de la vía intranasal de la rHu­EPO para el tratamiento del daño isquémico  en  modelos  de  isquemia  focal  en  rata100  y  en  modelos  de  isquemia  unilateral  permanente  e isquemia bilateral transitoria en el gerbo de Mongolia, en este caso tratando con rHu­EPOb.102, 102, 103  

La  región  olfatoria  tiene  atributos  anatómicos  y  fisiológicos  únicos  que  definen  vías  extracelulares  e intracelulares  hacia  el  SNC,  que  evaden  la  BHE.104,  105  En  la  parte  superior  de  la  cavidad  nasal  se encuentran las terminales nerviosas responsables de conducir la información del olor. Por los orificios de la placa cribiforme pasan los haces de cordones nerviosos que constituyen el tracto olfativo del SNC, que se  extiende  desde  la  base  del  cerebro  a  diferentes  regiones  subcorticales.  Esto  permite  que  una  administración  de  pequeñas  cantidades  de  rHu­EPO  penetre  rápidamente  al  cerebro  y  difunda  por  el líquido    intersticial.  Por  lo  tanto,  la  vía  intranasal  puede  ser  utilizada  para  el  tratamiento  profiláctico  y/o terapéutico del SNC.106   Estudios recientes han demostrado que la rHu­EPOb marcada con I125 administrada por vía intranasal en el gerbil de Mongolia llega a regiones del cerebro en al menos 5 minutos y su contenido va disminuyendo de forma gradual de la región frontal a la caudal.107 Otra evidencia en el primate Macaca fascicularis es que el contenido de eritropoyetina en el LCR se incrementó en alrededor de  de 1500 veces a los 5 minutos tras  la  administración  intranasal,    mientras  que  el  pico  de  rHu­EPOb  después  de  la  administración intravenosa fue  encontrado a los 15 minutos, con un incremento de sólo 400 veces. Esta sería una ventaja adicional del uso de la vía intranasal, que podría ser más segura y rápida que la vía endovenosa.107   El edema del hemisferio correspondiente a la oclusión permanente de la carótida no fue observado cuando la rHu­EPOb fue aplicada por la vía intranasal en el gerbo de Mongolia. En el mismo modelo, se logró una reducción significativa de la mortalidad, así como de los signos clínicos de infarto a las 24 h, obteniéndose una supervivencia de 66% en hembras y de 73% en machos al tratarlos con rHu­EPOb, contrastado con un 47% y un 57% al tratarlos con vehículo, respectivamente.103   La incidencia de eventos histopatológicos en el tejido cerebral a los 7 días de la oclusión unilateral de la carótida fue significativamente menor en animales tratados con rHu­ EPOb por vía intranasal, durante los 4 días posteriores a la oclusión.108 En el modelo de oclusión bilateral de las carótidas durante 6, 8 y 10 min, el  tratamiento  con  rHu­EPOb  logró  disminuir  la  muerte  neuronal  retardada  en  el  sector  CA1  del hipocampo.101 En ambos modelos se ha encontrado un efecto preservador de la conducta de habituación en  la  actividad  exploratoria  espontánea,  en  animales  tratados  con  rHu­EPOb,  lo  cual  evidencia  la conservación  de  la  integridad  estructural  en  las  regiones  cerebrales  relacionadas  con  el  aprendizaje  y  la memoria a corto y largo plazo.108 

 

Además  han  sido  investigadas  por  nuestro  grupo  las  potencialidades  del  tratamiento  con  rHu­EPO intranasal  en  el  modelo  unilateral  permanente  del  gerbo  de  Mongolia,  retardando  el  comienzo  del tratamiento  por  6,  12  y  18  horas.  Se  registró  la  mortalidad  asociada  a  la  isquemia    durante  los  7  días posteriores  a  la  cirugía.  Se  comparó  la  actividad  exploratoria  espontánea  antes  de  la  oclusión  y  7  días

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después. Los resultados muestran una supervivencia mayor en los grupos de animales que recibieron el tratamiento inmediatamente y con un retardo de 6 y 12 horas, que los que recibieron vehículo. En todos los grupos tratados se observa una conducta de habituación  mayor en la actividad exploratoria a los 7 días que antes de la oclusión, indicando una integridad de los procesos  de aprendizaje y memoria, mientras que el grupo tratado con vehículo no hubo diferencia.   A los 7 días se encontró una pérdida de la habituación en el grupo tratado con vehículo, respecto al grupo control no isquémico, lo cual no fue hallado en ninguno de los grupos tratados. Los resultados sugieren una ventana terapéutica del tratamiento utilizado de al menos 12 horas para los eventos agudos de la isquemia hemisférica, que pudiera extenderse a las 18 horas en animales con un daño menos severo (resultados no  publicados).   En el modelo de oclusión de la arteria cerebral media en ratas durante 2 horas, los animales tratados con rHu­ EPOb por vía intranasal mostraron menores volúmenes de tejido isquémico y un mejor estado clínico a  las  48  horas  (resultados  no  publicados).  Los  resultados  obtenidos  por  nuestro  grupo  en  roedores, muestran  eficacia  terapéutica  tanto  en  la  fase  aguda  y  crónica  de  la  isquemia,  como  en  modelos  de isquemia  reperfusión,  sugiriendo  la  presencia  de  efectos  neuroprotectores  en  la  estructura  y  la  función  cerebral. Estos resultados constituyen evidencias indirectas del paso de la molécula de rHu­EPOb por la vía  intranasal    en  condiciones  de  isquemia  y  en  cantidades  equivalentes  a  la  dosis  terapéutica.  En  la actualidad, la seguridad es una de las mayores exigencias que tiene cualquier producto biotecnológico. En el  caso  de  la  vía  intranasal,  se  ha  demostrado  en  ensayos  muy  recientes,  que  la  rHu­EPO  con  bajo contenido  de  ácidos  siálicos  ­estudiado  por  nuestro  grupo­  no  estimula  los  factores  hematopoyéticos  en ratones  B6D2F1  y  en  el  M.  fascicularis  no  se  modifican  los  parámetros  sanguíneos  de  hemoglobina  y hematocrito a 14 días de la administración de rHu­EPOb intranasal (resultados no publicados).

 

En conclusión, la estrategia de neuroproteger en el ictus es actualmente muy discutida entre los clínicos. Sin  embargo,  es  una  propuesta  de  la  investigación  en  las  neurociencias  –con  una  fuerte  base  teórica  y resultados preclínicos– la utilidad de algunas moléculas como la rHu­EPO, cuyo uso ha resultado ser muy importante en enfermedades cerebrovasculares y degenerativas, convirtiéndose en un excelente candidato como  citoprotector  en  el  humano.  La  administración  por  vía  intranasal  de  rHu­  EPOb  constituye  una  vía alternativa  viable  y  prometedora  para  futuros  estudios  clínicos,  donde  su  utilización  crónica  en  la prevención de accidentes cerebrovasculares es una posibilidad potencial.

 

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Referencias