Aproximaciones bioquímicas y celulares a la fisiopatología de la Leucoencefalopatía Megalencefálica

La Leucoencefalopatia Megalencefalica con Quistes Subcorticales (MLC) es un tipo raro de leucodistrofia vacuolizante, que presenta como principales caracteristicas clinicas macrocefalia, deterioro de las funciones motoras, epilepsia y retraso mental medio. Sin embargo, el diagnostico de MLC se confirma mediante imagenes de resonancia magnetica, donde el encefalo se presenta atrofiado e hinchado, muestra una sustancia blanca anormalmente difusa y hay presencia de quistes subcorticales. Desde el punto de vista fisiopatologico, una biopsia obtenida de un paciente de MLC muestra la presencia de numerosas vacuolas situadas en las laminas mas externas de la mielina. Se ha encontrado un primer gen responsable de la enfermedad en el 75% de los pacientes afectados, denominado MLC1. Se han descrito alrededor de 60 mutaciones, aunque existen pacientes que manifiestan las caracteristicas clinicas de la enfermedad pero no presentan mutaciones en MLC1 ni presentan ligamiento con su locus, sugiriendo que existe al menos otro gen involucrado en la enfermedad. En el 25% de pacientes restantes, la enfermedad se manifiesta de dos maneras diferentes: en un caso, los enfermos presentan las mismas caracteristicas clinicas que los pacientes con mutaciones en MLC1; y en el otro, presentan sintomas transitorios y los pacientes mejoran, llegando incluso a que la enfermedad remitiera. El gen MLC1 codifica para una proteina transmembrana que lleva el mismo nombre. Su funcion es todavia desconocida. Aunque muestra un bajo grado de homologia con el canal de potasio Kv1.1 no se ha podido detectar actividad de canal ionico en diferentes sistemas heterologos. No obstante, dicha homologia, su confinamiento en la membrana plasmatica y el fenotipo caracteristico vacuolizante de los pacientes sugieren que la proteina podria estar mediando la translocacion de iones a traves de la superficie celular. El total desconocimiento del rol preciso de la proteina MLC1 ha imposibilitado el entendimiento del mecanismo patofisiologico de la enfermedad, y por ello, no se ha podido desarrollar ningun tratamiento efectivo para los pacientes afectados. Es por ello que nuestro grupo quiso apostar por estrategias innovadoras (combinacion de bioquimica y genetica) para poder encontrar otros genes responsables de la enfermedad. Usando tecnicas de purificacion por afinidad combinada con metodos de proteomica cuantitativa encontramos a GlialCAM como una proteina que estaba asociada con MLC1. Es por eso que decidimos estudiar (en colaboracion) si los pacientes que no tenian mutaciones en MLC1 podian presentar mutaciones en GLIALCAM. Tras el analisis de 40 de estos pacientes encontramos que cuando los enfermos tenian las caracteristicas clinicas tipicas de MLC presentaban dos mutaciones en GLIALCAM (herencia recesiva); mientras que en el caso de aquellos que mejoraban a lo largo del tiempo, estos solo presentaban una mutacion (herencia dominante), demostrando que GLIALCAM es el segundo gen de MLC. En este estudio tambien se ha podido determinar que mutaciones dominantes en GLIALCAM podian tambien causar otras enfermedades como la macrocefalia familiar benigna y la macrocefalia con retraso mental, con o sin autismo. Estudios bioquimicos posteriores han permitido avanzar en el entendimiento de la relacion que existe entre MLC1 y GlialCAM. Asi se ha demostrado que GlialCAM actua como una molecula escolta, necesaria para localizar especificamente a MLC1 en uniones celulares. De esta forma pudimos descubrir que las mutaciones en GLIALCAM provocaban un defecto en el trafico de la proteina debido a una deficiente oligomerizacion. Como consecuencia, estas mutaciones provocaban la deslocalizacion de los complejos de MLC1-GlialCAM en las uniones astrocitarias. De forma interesante, GlialCAM permite estabilizar la proteina MLC1, sugiriendo nuevas aproximaciones terapeuticas para los pacientes afectos con MLC. Tras el descubrimiento de GlialCAM como segundo gen de MLC gracias a la aproximacion proteomica, y tras comprobar que no todo GlialCAM estaba asociado a MLC1, nos planteamos volver a realizar estudios de proteomica para intentar encontrar posibles proteinas que pudiesen estar interaccionando con GlialCAM. De esta manera encontramos que el canal de cloruro ClC-2, estaba asociado con GlialCAM, y pudimos comprobar que GlialCAM tambien actuaba como molecula escolta para localizar especificamente a ClC-2 en las uniones entre celulas. Ademas, tambien era capaz de modificar sus propiedades de canal, asi como aumentar su funcion, demostrandose interaccion directa entre ambas proteinas. Igualmente que para el caso de MLC1, las mutaciones encontradas en GLIALCAM fallaban en la capacidad de concentrar a ClC-2 en las uniones astrocitarias. Por tanto, la funcion de GlialCAM podria ser necesaria para agrupar tanto a MLC1 como a ClC-2 en tales uniones, particularmente en los pies terminales astrocitarios, donde podrian estar llevando a cabo su funcion. ClC-2 podria ser necesario para desarrollar un flujo de Cl- transcelular o para compensar gradientes electroquimicos ionicos que pueden estar ocurriendo en dichas uniones durante cambios en la osmolaridad. El descubrimiento de GlialCAM como una subunidad auxiliar de ClC-2 incrementa la compleja regulacion de este canal y proporciona nuevas ideas acerca del papel que ClC-2 puede estar desempenando en las celulas gliales asi como se sugiere que pueda estar involucrado en la fisiopatologia de MLC.