Transmissible spongiform encephalopathies : biology of the Prion and current state of the epidemiologic surveillance in Colombia

ABSTRACT: Transmissible Spongiform Encephalopaties, also called prion diseases, are a group of neurodegenerative diseases affecting a variety of mammals. The responsible agent consists of an abnormal isoform of a cellular protein that suffers a conformational change (prion), acquiring the ability of being transmissible. It has been demonstrated prions capacity to cross the species barrier between the cattle and humans; affecting public health in countries with reported cases of bovine spongiform encephalopathy. The transmissible spongiform encephalitis have been reported in a number of countries and Colombia is not the exception with some human sporadic cases, not related with the intake of contaminated material from sick animals. With this manuscript we pretend to give a view of the history and the current state of prion diseases in Colombia, which represent a serious threat for the public health and the cattle industry of the country.RESUMEN: Las Encefalopatías Espongiformes Transmisibles, también llamadas enfermedades priónicas, son un grupo de enfermedades neurodegenerativas, que afectan una gran variedad de mamíferos. El agente responsable de estas patologías se ha identificado como una isoforma anormal de una proteína celular, la cual luego de sufrir un cambio conformacional (prion), adquiere la capacidad de comportarse como un agente infeccioso. Se ha demostrado la capacidad de los priones para cruzar la barrera de especies entre el ganado y los seres humanos; lo cual se ha reflejado en un problema de salud pública que ha afectado gravemente a los países donde se han presentado brotes de estas enfermedades. Las Encefalopatías Espongiformes Transmisibles se han reportado en una gran cantidad de países y Colombia no ha sido ajena a la presencia de casos esporádicos humanos, no relacionados con el consumo de material contaminado procedente de animales enfermos. Con el presente artículo se pretende dar una visión de la historia y el estado actual de Colombia frente a estas enfermedades, las cuales representan una grave amenaza para la salud pública y la agrocadena ganadera del país

Human Transmissible Spongiform Encephalopathy: Case Report

RESUMEN: Se presenta el caso de una mujer de 64 años con un cuadro clínico de ocho meses de duración, consistente en deterioro motor y cognitivo, que progresó rápidamente. Recibió tratamiento con quinacrina sin obtener beneficios y falleció en estado terminal, por choque séptico secundario a bronconeumonía por broncoaspiración. El cerebro fue donado para investigación y su estudio histopatológico reveló la presencia de lesiones espongiformes, astrogliosis y depósitos de proteína priónica (PrPRes) confirmados por Western blot. Todos estos rasgos se consideran característicos de la enfermedad por priones. Con este caso, no solo se informa sobre una enfermedad infrecuente en la casuística colombiana, sino que por primera vez en el país se usan simultáneamente la inmunohistoquímica y el Western blot como herramientas para el diagnóstico de estas enfermedadesSUMMARY: We report the case of a 64 year-old woman with motor and cognitive deterioration that progressed rapidly during eight months. She was unsuccessfully treated with quinacrine, and died in a terminal status, by septic shock secondary to bronchopneumonia by broncho-aspiration. The brain was donated for research and the histopathological analysis showed spongiform changes, astrogliosis and prion protein (PrPRes) deposits, confirmed by Western blot (WB). These features are considered characteristic of prion diseases, which are uncommon in Colombia. We highlight that its diagnosis was made for the first time in this country by the simultaneous use of immunohistochemistry and Western blo

Papel de la mutación E280A de la presenilina 1 en la patogenia de la enfermedad de Alzheimer

La enfermedad de Alzheimer (EA) es en la actualidad un problema de salud pública que tiende a empeorar con el aumento de la expectativa de vida

Enfermedades por priones: de la clínica a la biología molecular

Las enfermedades ocasionadas por priones son también conocidas como encefalitis espongiformes transmisibles o demencias de tipo infeccioso. En humanos las presentaciones clínicas más reconocidas son la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, el síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker y el insomnio fatal familiar. Son consideradas patologías poco comunes, pero los descubrimientos en biología molecular de los últimos años muestran que los mecanismos patológicos que llevan a su desarrollo pueden ser comunes a varias enfermedades neurodegenerativas, lo cual puede ampliar el espectro patológico, convirtiéndolas en alteraciones no tan infrecuentes en neurología. Esta revisión pretende dar herramientas al clínico para reconocer estas enfermedades discutiendo las presentaciones clínicas en seres humanos con sus variantes: esporádicas, infecciosas y familiares, comentando además el uso de laboratorios, criterios diagnósticos y aproximación terapéutica

Molecular aspects of alzheimer's disease

RESUMEN: Se hace una revisión de los mecanismos moleculares involucrados en la enfermedad de Alzheimer. En ésta participa un grupo de proteínas que llevan a la formación de las lesiones cerebrales; ellas son: la proteína precursora de Amiloide (PPA), directamente productora del péptido β Amiloide, que produce las placas seniles; la Apolipoproteína E (Apo E), Como factor de riesgo para el desarrollo de la enfermedad; la Proteína τ, desencadenante de las tramas neurofibrilares y la Presenilinas (PS1 y PS2) cuyo papel está por dilucidarse. Se hace énfasis especial en una mutación de PS1 (E280A) detectada en familias antioqueñas y se plantea la probable relación de mutaciones de PS con el desarrollo de la enfermedad.ABSTRACT: This is a review of the molecular aspects invol. ved in Alzheimer.s disease in which several proteins are related with the development of cerebrallesions, namely: Amyloid.s Precursor Protein (APP) directly producer of Amyloid which causes senile plaques; Apolipoprotein E (Apo E) which may be either risk or protection factor for the development of the disease; Protein't related to neurofibrils and Presenilins 1 and 2 whose role has yet to be elucidated. Special emphasis is done on a mutation of Presenilin 1 (E280A) detected in familes from Antioquia, Colombia; its probable relationship with the development of Alzheimer.s disease is discussed

Rendering Kinetics and Hardware Relationship for the Digitization of Images of the Neurobank of the University of Antioquia

Los cortes encefálicos en regiones anatómicas específicas, son claves para el entendimiento y descripción de algunas patologías relacionadas con enfermedades neurodegenerativas, el procesamiento de imágenes es un área emergente que permite la digitalización de la información, para la creación de un banco digital a partir de las imágenes de los cortes de encéfalo en la línea de investigación del Neurobanco del Grupo de Neurociencias de Antioquia. El software utilizado para el procesamiento de las imágenes fue Agisoft© Metashape, con el cual se hace el renderizado tridimensional de las fotos, ya que es clave conocer las condiciones de hardware para explorar las potencialidades del render en el software, para un menor tiempo, considerando conceptos de mask_tie point y mask_key point, unidades de procesamiento de cómputo y unidades de procesamiento gráfico. Los conjuntos de software obtenidos, cálculos cinéticos y relación de procesamiento independiente y combinado de gráfico, se determina que el mejor conjunto de hardware desde un aspecto técnico y funcional es un computador de escritorio con la combinación de una unidad de procesamiento Intel-i7 8700 con una tarjeta de video GTX 1060. No obstante, respecto a una relación de economía, el mejor hardware es Intel i5 9400 con una tarjeta de video GTX 1660, dado a que esta combinación da una mayor potencia en el procesamiento de imagen tridimensional, que un hardware con solo procesador, así este sea de alta potencia. Finalmente, como aspecto relevante, se espera complementar el análisis a partir del estudio de un conjunto de hardware de la compañía Radeon, que ofrece alternativas como las tarjetas de video AMD Rx 5700XT.  Brain cuts in specific anatomical regions are key to the understanding and description of some pathologies related to neurodegenerative diseases, image processing is an emerging area allows the digitalization of information, for the creation of a digital bank from brain, cuts images in the Neurobanco research line of the Neuroscience Group of Antioquia. The software used for image processing was Agisoft © Metashape, with which the three-dimensional rendering of photos is done since it is essential to know the hardware conditions to explore the potential of rendering in the software, for a shorter time, considering concepts of mask_tie point and mask_key point, computational processing units and graphics processing units. The obtained software sets, kinetic calculations and independent and combined graphics processing ratio, determined that the best hardware set from a technical and functional aspect is a desktop computer with the combination of a high power processing unit with high power a video card (Intel-i7 8700 with a GTX 1060 video card). However, regarding an economic relationship, the best hardware is a medium power processing and a medium or high power graphic card (Intel i5 9400 with a GTX 1660 video card), given that this combination gives greater potential in the three-dimensional image processing than hardware with only one processor, even if it is of high power. Finally, as a relevant aspect, it is expected to complement the analysis from the study of set hardware from the Radeon company, which offers alternatives such as AMD Rx 5700XT video cards

Immunomodulation and Antioxidant Activities as Possible Trypanocidal and Cardioprotective Mechanisms of Major Terpenes from Lippia alba Essential Oils in an Experimental Model of Chronic Chagas Disease

In the late phase of Trypanosoma cruzi infection, parasite persistence and an exaggerated immune response accompanied by oxidative stress play a crucial role in the genesis of Chronic Chagasic Cardiomyopathy (CCC). Current treatments (Benznidazole (BNZ) and Nifurtimox) can effect only the elimination of the parasite, but are ineffective for late stage treatment and for preventing heart damage and disease progression. In vivo trypanocidal and cardioprotective activity has been reported for Lippia alba essential oils (EOs), ascribed to their two major terpenes, limonene and caryophyllene oxide. To investigate the role of antioxidant and immunomodulatory mechanisms behind these properties, chronic-T. cruzi-infected rats were treated with oral synergistic mixtures of the aforementioned EOs. For this purpose, the EOs were optimized through limonene-enrichment fractioning and by the addition of exogenous caryophyllene oxide (LIMOX) and used alone or in combined therapy with subtherapeutic doses of BNZ (LIMOXBNZ). Clinical, toxicity, inflammatory, oxidative, and parasitological (qPCR) parameters were assessed in cardiac tissue. These therapies demonstrated meaningful antioxidant and immunomodulatory activity on markers involved in CCC pathogenesis (IFN-γ, TNF-α, IL-4, IL-10, and iNOS), which could explain their significant trypanocidal properties and their noteworthy role in preventing, and even reversing, the progression of cardiac damage in chronic Chagas disease

Structural Protein Effects Underpinning Cognitive Developmental Delay of the PURA p.Phe233del Mutation Modelled by Artificial Intelligence and the Hybrid Quantum Mechanics–Molecular Mechanics Framework

A whole-exome capture and next-generation sequencing was applied to an 11 y/o patient with a clinical history of congenital hypotonia, generalized motor and cognitive neurodevelopmental delay, and severe cognitive deficit, and without any identifiable Syndromic pattern, and to her parents, we disclosed a de novo heterozygous pathogenic mutation, c.697_699del p.Phe233del (rs786204835)(ACMG classification PS2, PM1, PM2, PP5), harbored in the PURA gene (MIM*600473) (5q31.3), associated with Autosomal Dominant Mental Retardation 31 (MIM # 616158). We used the significant improvement in the accuracy of protein structure prediction recently implemented in AlphaFold that incorporates novel neural network architectures and training procedures based on the evolutionary, physical, and geometric constraints of protein structures. The wild-type (WT) sequence and the mutated sequence, missing the Phe233, were reconstructed. The predicted local Distance Difference Test (lDDT) for the PURAwt and the PURA–Phe233del showed that the occurrence of the Phe233del affects between 220–320 amino acids. The distortion in the PURA structural conformation in the ~5 Å surrounding area after the p.Phe233del produces a conspicuous disruption of the repeat III, where the DNA and RNA helix unwinding capability occurs. PURA Protein–DNA docking corroborated these results in an in silico analysis that showed a loss of the contact of the PURA–Phe233del III repeat domain model with the DNA. Together, (i) the energetic and stereochemical, (ii) the hydropathic indexes and polarity surfaces, and (iii) the hybrid Quantum Mechanics–Molecular Mechanics (QM–MM) analyses of the PURA molecular models demarcate, at the atomic resolution, the specific surrounding region affected by these mutations and pave the way for future cell-based functional analysis. To the best of our knowledge, this is the first report of a de novo mutation underpinning a PURA syndrome in a Latin American patient and highlights the importance of predicting the molecular effects in protein structure using artificial intelligence algorithms and molecular and atomic resolution stereochemical analyses