Volumen 16, Número 2, 2007

 
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Sociedad Ecuatoriana de Neurología

                    ARTICULO DE REVISIÓN                  

 

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 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 (rHu-EPO), 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 rHu-EPO como un neuroprotector para la isquemia cerebral. Dentro de esta alternativa, argumentamos los beneficios de administrar por vía intranasal una rHu-EPO 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
 

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 post-ictal.22
 

Con la manifestación de necrosis del tejido después de 4-6 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 1-2 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 anti-edema.
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  anti-CD18 (anticuerpo antiadhesión de los leucocitos), en combinación con el fibrinolítico  rt-PA, 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

 

Neuroprotección
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). HIF-1 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
 

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 3-6 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 (8-12 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 rHu-EPO 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 (rHu-EPO) 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 rHu-EPO es expresada en el cerebro y es regulada por el factor inducible por hipoxia-1 (HIF-1) (44,46) el cual es activado por una amplia variedad de estresores, ha estimulado el desarrollo de estudios del efecto neuroprotector de la rHu-EPO en diferentes  modelos de infarto cerebral.48, 49, 50, 51, 52
 

Se ha comprobado que la eritropoyetina y su receptor (r-EPO) 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.
 

Aunque todavía se investiga el mecanismo neuroprotector de la rHu-EPO, 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 rHu-EPO como agente neuroprotector parecen ser multifactoriales. La rHu-EPO 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 rHu-EPO 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 NF-κB.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 rHu-EPO 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 rHu-EPO promueve la angiogénesis como respuesta a la hipoxia y el daño neuronal, al igual que otras citocinas inducidas por HIF-1,63, 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 r-EPO de JAK2, que conlleva a la activación del NF-κB y la sobreexpresión de los genes inhibidores de la apoptosis XIAP y c-IAP2.62, 63, 64, 65, 66 En el hipocampo del gerbo, la rHu-EPO es capaz de proteger las neuronas del daño isquémico por sobreexpresión del gen antiapoptótico Bcl-x.60 La rHu-EPO inhibe la expresión de Bax en células PC12, e  incrementa la expresión de Bcl-XL, miembro del grupo de las proteínas antiapoptóticas Bcl-2.52, 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 anti-apoptóticas.45

 

La neuroprotección atribuida a la rHu-EPO puede deberse también a su efecto antiinflamatorio.67 La administración de rHu-EPO 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 rHu-EPO puede ser especialmente beneficiosa.

 

Se plantea también que la rHu-EPO 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 rHu-EPO, Ehrenreich y colaboradores realizaron el primer ensayo clínico con rHu-EPO 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 rHu-EPO en suero y líquido cefalorraquídeo (LCR) sugieren que la rHu-EPO 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 rHu-EPO en la isquemia o en otras enfermedades neurodegenerativas. 47 Los resultados  obtenidos por Ehrenreich y colaboradores, indican que la rHu-EPO 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 rHu-EPO 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 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 rHu-EPO con bajo contenido en ácidos siálicos (rHu-EPOb)
Actualmente, en los estudios preclínicos y clínicos donde se ha utilizado la rHu-EPO 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 rHu-EPO 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 rHu-EPO 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 rHu-EPO 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 rHu-EPOb.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 rHu-EPO 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 rHu-EPOb 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 rHu-EPOb 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 rHu-EPOb 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 rHu-EPOb, 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 rHu-EPOb 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 rHu-EPOb, 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 rHu-EPO 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 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 rHu-EPOb 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 rHu-EPO 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 rHu-EPOb 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 rHu-EPO, 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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Editora: Dra.  Rocío Santibáñez

Dirección: Clínica Kennedy, Sección Gamma, Oficina 102.

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