Síntesis de proteínas en el cerebro de pacientes con síndrome de X frágil

La biosíntesis de proteínas es esencial para el crecimiento y el mantenimiento continuo de toda la neurona, incluidos los axones, las dendritas y las terminales sinápticas, y es claramente uno de los procesos bioquímicos importantes que subyacen a los cambios adaptativos en el sistema nervioso. Los estudios en animales de experimentación con el método autorradiográfico cuantitativo de L [1 (14) C] leucina han demostrado una serie de condiciones fisiológicas y patológicas en las que se producen cambios en las tasas regionales de síntesis de proteínas cerebrales (rCPS).

Recientemente hemos desarrollado el primer método completamente cuantitativo para determinar rCPS con tomografía por emisión de positrones (PET). El método PET se adaptó del método autorradiográfico L [1 (14) C] leucina; utiliza L [1 (11) C] leucina como trazador PET, escaneo dinámico y un enfoque de modelado cinético para la cuantificación. Este método se validó en primates no humanos mediante la comparación de las mediciones de PET con aquellas basadas en técnicas bioquímicas y autorradiográficas establecidas.

El objetivo del presente estudio es examinar el grado en que los cambios en rCPS en sujetos humanos se pueden cuantificar con el método PET L [1 (11) C] leucina. Proponemos tres estudios a realizar secuencialmente. En la Parte I estableceremos el método PET de L-[1-(11)C]leucina en sujetos humanos. En la Parte II mediremos el rCPS en sujetos de control normales en dos estados: despiertos y bajo sedación profunda/anestesia general con propofol. Una diferencia en rCPS entre estos dos estados puede indicar que podemos detectar la síntesis de proteínas dependiente de la actividad con el método PET. En la Parte III estudiaremos sujetos con síndrome X frágil. Se eligió este grupo de pacientes porque el gen afectado en el síndrome de X frágil codifica una proteína que se cree que es un regulador negativo de la traducción de mensajes. Por lo tanto, un efecto sobre la síntesis de proteínas puede estar muy cerca de la anomalía genética subyacente en el síndrome de X frágil. Se han encontrado aumentos regionalmente selectivos en rCPS en estudios en un modelo de ratón de esta enfermedad.

El presente estudio establecerá la sensibilidad del método PET L [1 (11) C] leucina para detectar cambios en rCPS en sujetos humanos. Un método cuantitativo y sensible para medir rCPS con PET aumentará las herramientas disponibles para investigar el cerebro y sus respuestas adaptativas regionales. En última instancia, el método puede tener amplias aplicaciones, no solo para el estudio del desarrollo normal y la plasticidad, sino también en la medicina clínica, por ejemplo, en la investigación de trastornos del desarrollo cerebral, recuperación de lesiones cerebrales y enfermedades neurodegenerativas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Establecer el método PET de L-[1-(11)C]leucina para la medición de rCPS en sujetos humanos. Evalúe el tiempo de escaneo óptimo y la variabilidad de la medición en un individuo.

2. Determinar el efecto de la sedación profunda con propofol en rCPS en sujetos humanos normales. Usaremos el método PET de [1-(11)C]leucina para evaluar lambda, es decir, la fracción del conjunto de precursores para la síntesis de proteínas que se deriva del plasma arterial, y rCPS en los mismos sujetos en condiciones de vigilia y sedación profunda.

   I) Hipótesis 1a. La sedación profunda con propofol tiene efectos sobre el rCPS.

   II) Hipótesis 1b. La sedación profunda con propofol tiene efectos sobre los valores de lambda.

3. Evaluar la sensibilidad del método PET [1-(11)C]leucina para detectar diferencias en rCPS en sujetos con síndrome de X frágil.

I) Hipótesis 3a. Hay cambios regionalmente selectivos en rCPS en sujetos con síndrome de X frágil en comparación con controles sanos de la misma edad. Las regiones afectadas incluyen el hipocampo, el tálamo, el hipotálamo, la amígdala y la corteza frontal y parietal.

II) Hipótesis 3b. En centrum semiovale, el cerebelo, el cuerpo estriado y la corteza occipital y temporal rCPS no se modifican en sujetos con síndrome de X frágil en comparación con controles sanos de la misma edad.

III) Hipótesis 3c. Los valores de lambda en el cerebro como un todo y en las regiones examinadas no cambian en sujetos con síndrome de X frágil en comparación con controles sanos de la misma edad.

IV) Hipótesis 3d. La tasa promedio de síntesis de proteínas en el cerebro como un todo no cambia en sujetos con síndrome de X frágil en comparación con controles sanos de la misma edad.