Análisis de metabolitos reveló biomarcadores predictivos para la esclerosis lateral amiotrófica

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) se caracteriza por músculos rígidos, espasmos musculares y empeoramiento gradual de la debilidad debido a la disminución de tamaño de los músculos. Puede comenzar con debilidad en los brazos o las piernas, o con dificultad para hablar o tragar.

La ELA es una enfermedad neurodegenerativa progresiva que causa el deterioro de las células nerviosas en el cerebro y la médula espinal. Actualmente, los tratamientos se ven obstaculizados por la falta de objetivos definitivos, un proceso de diagnóstico que a menudo lleva más de un año en completarse y métodos insuficientes y subjetivos para monitorizar la progresión.

Científicos de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (Raleigh, NC, EUA) y sus colegas de la Universidad Macquarie (Macquarie Park, Australia), tomaron muestras de plasma sanguíneo de 134 (81 hombres y 53 mujeres) pacientes con ELA y 118 (49 hombres; 69 mujeres) individuos sanos. Los equipos utilizaron electroforesis de zona capilar, basada en chips, acoplada a espectrometría de masas de alta resolución para identificar y analizar los metabolitos en el plasma sanguíneo de las muestras. Este método descompone rápidamente el plasma en sus componentes moleculares, que luego se identifican por su masa. Los investigadores desarrollaron dos algoritmos informáticos: uno para separar muestras sanas y de ELA y el otro para predecir la progresión de la enfermedad.

Los científicos informaron que los marcadores de metabolismo más importantes estaban asociados con la actividad muscular: niveles elevados de creatina, que ayuda al movimiento muscular, y niveles disminuidos de creatinina y metilhistidina, que son subproductos de la actividad muscular y la degradación. La creatina aumentó en un 49% en pacientes con ELA, mientras que la creatinina y la metilhistidina disminuyeron en un 20% y un 24%, respectivamente. Además, la proporción de creatina versus creatinina aumentó 370% en hombres y 200% en mujeres pacientes con ELA.

Además, los pacientes masculinos con ELA tenían, en promedio, 5%-13% menos cantidades de siete aminoácidos esenciales, mientras que las mujeres no diferían significativamente de los controles sanos. Un clasificador de máquina de vectores de soporte predijo categorías de progresión con un AUC de 0,90 con una sensibilidad media del 73% y una especificidad del 86%. El equipo utilizó un estándar de inserción estable marcado con isótopos (13C315N2), pero no pudo detectar el metabolito neurotóxico exógeno, β-metilamino-L-alanina (BMAA), en la fracción libre o unida a proteínas de cualquiera de las 252 muestras de plasma.

Michael Bereman, PhD, profesor asociado y autor correspondiente del estudio, dijo: “El diagnóstico temprano es importante, pero necesitamos urgentemente marcadores cuantitativos para monitorizar la progresión y la eficacia de la intervención terapéutica. Dado que las interrupciones en el metabolismo son características distintivas de la ELA, queríamos investigar los marcadores de metabolitos como una vía para el descubrimiento de biomarcadores. La deficiencia de creatina, por sí sola, no parece ser un problema y nuestros resultados confirman que la vía de la creatina quinasa de producción de energía celular, que se sabe que está alterada en la ELA, no funciona tan bien como debería”. El estudio fue publicado el 17 de mayo de 2020 en la revista Journal of Proteome Research.

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Universidad Estatal de Carolina del Norte
Universidad Macquarie