Efecto del 2-aminoindano rígido, derivado del acenafteno, sobre la conducta estereotipada de ratas. Papel del sistema dopaminérgico cerebral.
Mariagracia Vera1, Ligia Angel1, Lucía Rodríguez1, Ana Cáceres1, José Ortega1, Jaime Charris2, Anita Israel3, María Garrido3, Simón López4, Biagina Migliore1, María Ramírez1 y Jorge Angel1
1Laboratorio de Síntesis Orgánica, Diseño y Evaluación Farmacológica de nuevos productos. Departamento de Química, Facultad Experimental de Ciencias, Universidad del Zulia, Maracaibo, Venezuela.
2Laboratorio de Síntesis Orgánica, Facultad de Farmacia, Universidad Central de Venezuela, Caracas, Venezuela.
3Laboratorio de Neuropéptidos, Facultad de Farmacia, Universidad Central de Venezuela, Caracas, Venezuela.
4Department of Chemistry, University of Florida, Gainesville, Florida, USA.
Resumen. Las enfermedades neurodegenerativas y neuropsiquiátricas se encuentran directamente relacionadas con alteraciones o disfuncionalidad del sistema dopaminérgico central. Entre las primeras encontramos la enfermedad de Parkinson (EP), la disquinesia tardía, el síndrome de Tourette, la Corea de Huntington (EH), y entre las segundas la Esquizofrenia (EZ), la adicción, la ma- nía, la depresión, y los desórdenes de la alimentación. Con el fin de contribuir con el arsenal terapéutico que permita restaurar la homeostasis de la neuro- transmisión dopaminérgica central, se evaluó farmacológicamente el clorhidra- to del 1-amino-6,7,8,8a-tetrahidroacenafteno 2 (Ja116a) mediante la cuantifi- cación de sus efectos sobre la conducta estereotipada de ratas. Se emplearon ratas machos de la cepa Sprague-Dawley, a las que se les implantó una cánula intracerebroventricular (ICV). El compuesto 2 (Ja116a) fue administrado por vía ICV (5µg/5µL y 50µg/5µL), en presencia o ausencia de apomorfina (APO), haloperidol (HAL), buspirona (BUS) o ziprasidona (ZIP); o por vía intraperito- neal (IP) (1mg/Kg) en ratas tratadas con APO o HAL. Igualmente, un grupo de ratas fue sometido a denervación dopaminérgica central mediante la 6OH-do- pamina (6OHDA). Los resultados mostraron que Ja116a induce una conducta
estereotipada de roídas y olfateos (sistema extrapiramidal) y acicalamientos y lamidas (sistema límbico), efectos que fueron bloqueados por el HAL y reduci- dos por la buspirona y la 6OHDA. Estos hallazgos indican que Ja116 actúa prin- cipalmente como un agonista dopaminérgico postsináptico, por lo que podría proponerse como un fármaco novedoso para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas tales como la Enfermedad de Parkinson.
Effect of the rigid 2-aminoindano, derived from acenaphthene, on stereotyped behavior in rats. Role of brain dopaminergic system.
Invest Clin 2020; 61 (3): 212-226
Abstract. Neurodegenerative and neuropsychiatric diseases are directly re- lated to alterations or dysfunction of the central dopaminergic system. Among the first are Parkinson’s disease (PD), tardive dyskinesia, Tourette’s syndrome, Huntington’s chorea (HD), and among the second, Schizophrenia (EZ), addic- tion, mania, depression, and eating disorders. In order to contribute to the therapeutic arsenal that allows restoring the homeostasis of central dopaminer- gic neurotransmission, 1-amino-6,7,8,8a-tetrahydro acenaphthene 2 hydrochlo- ride (Ja116a) was pharmacologically evaluated by quantification of its effects on stereotyped behavior in rats. Male Sprague-Dawley rats were used and were implanted with an intracerebroventricular cannula (ICV). Compound Ja116a was ICV administered (5µg/5µL and 50µg/5µL), in the presence or absence of apomorphine (APO); haloperidol (HAL); buspirone (BUS) or ziprasidone (ZIP); or intraperitoneally (IP) (1mg/Kg) in rats treated with APO or HAL. Similarly, a group of rats was subjected to central dopaminergic denervation by 6OH-do- pamine (6OHDA). The results show that Ja116a induces a stereotypical behav- ior of gnawing and sniffing (extrapyramidal system) and grooming and licking (limbic system), effects that were blocked by HAL and reduced by buspirone and 6OHDA. These findings indicate that Ja116 acts mainly as a postsynaptic dopaminergic agonist, so it could be proposed as a novel drug for the treatment of neurodegenerative diseases such as Parkinson’s disease.
Recibido: 21-02-2020 Aceptado: 16-07-2020
La dopamina 1 (DA) (Fig. 1) en el Sis- tema Nervioso Central (SNC) está implica- da en varias funciones vitales, tales como, la motricidad, la alimentación, el afecto, la
1 5
1 2 1
recompensa, el sueño, la atención, la memo- ria, el aprendizaje y el humor (1). Su acción a nivel cerebral está mediada a través de cin- co subtipos de receptores, D - D , los cuales, a su vez, se dividen en dos clases de recepto- res, los D y D (2); En los receptores D están
1
presente los subtipos D
5
y D , mientras que,
(DA) en condiciones de estimulación, pero
2
en la familia de los D , se incluyen los sub-
no en condiciones basales; mientras que la
2
3
tipos D , D
.
4
y D (3-6)
La DA se encuentra
2c
activación del receptor 5-HT
inhibe la acti-
principalmente en la sustancia negra, en el cuerpo estriado y en el sistema límbico. Las inervaciones dopaminérgicas son las más no- tables a nivel cerebral, en donde se han iden-
vidad neuronal dopaminérgica y la liberación de DA. Ambos subtipos de receptores ejer- cen un control facilitador sobre el eflujo de DA, pero mientras que los receptores 5-HT
tificado cuatro vías principales en el cerebro
2c
actúan en condiciones basales, los recepto-
de mamíferos como lo son las vías nigroes-
2a
res 5-HT
intervienen solo cuando se activan
triatal, mesolímbica, mesocortical y tube- roinfundibular. Los sistemas mesolímbico y mesocortical participan en la modulación de la motivación, en el control emocional y en los procesos de cognición; el primero se invo- lucra en los estímulos naturales y por drogas, mientras que el segundo (corteza prefrontal medial) se asocia con las funciones cogniti- vas como la memoria de trabajo, la atención y la conducta, entre otras (4-8). También es conocido que el sistema dopaminérgico a nivel cerebral, recibe inervaciones de fibras serotoninérgicas (5-HT) que provienen del núcleo dorsal del rafe y del rafe medial. La acción fisiológica de la serotonina (5-HT)
las neuronas DA (9).
Los sistemas neuronales de 5-HT y DA cumplen una función importante en la re- gulación de la conducta tanto normal como anormal (6-8). La disfunción en las vías de neurotransmisión 5-HT y DA forma parte de la fisiopatología de diversos trastornos cere- brales (6) y por esta razón la DA ha sido implicada en trastornos neurodegenerativos y neuropsiquiátricos, tales como, la enferme- dad de Parkinson (EP), la disquinesia tardía, el síndrome de Tourette, la Corea de Hunt- ington (EH), la esquizofrenia (EZ), la adic- ción, la manía, la depresión, y los desórdenes de la alimentación, respectivamente (1,7).
está mediada por siete clases de receptores.
2
El receptor D
es uno de los más estudiados
1a
Los receptores 5-HT
, 5-HT
1b
3
, 5-HT
4
y 5-HT
ya que es fundamental en el control de mo-
facilitan la liberación de DA. Adicionalmen-
vimientos, la fisiopatología de la psicosis y
2a
te, se sabe que los receptores 5-HT
2c
y 5-HT
la dependencia a drogas como la anfetamina
2a
están ampliamente distribuidos en todo el cerebro, principalmente en áreas córtico límbicas, como la amígdala, el hipocampo, la corteza frontal, el área tegmental ventral (VTA), el núcleo accumbens y el hipotálamo. En general, en el sistema mesocorticolim- bico, la activación de los receptores 5-HT puede facilitar la liberación de dopamina
y la cocaína (10). Este receptor es un blan- co en la terapéutica para la enfermedad de Parkinson, la cual se caracteriza por la defi- ciencia de DA en las vías nigroestriadas del sistema extrapiramidal, con predominio de la secreción del neurotransmisor excitatorio en este sistema, la acetilcolina (11-14) y pro- ducción de un trastorno motor progresivo e
invalidante cuyas manifestaciones clínicas en general, comprenden los desórdenes neu- romotores característicos, la rigidez muscu- lar, la lentitud de movimiento (bradicinesia) y/o la acinesia, el temblor en reposo, la ines- tabilidad postural y la dificultad para dete- ner el movimiento. Además de ello, la EP está asociada a numerosos síntomas negati- vos tales como desórdenes cognitivos, depre- sión, ansiedad, falta de sueño, sensación de disturbio, disfunción autonómica y síntomas gastrointestinales (4-14). Los síntomas co- mienzan con rigidez muscular mínima e in- sidiosa o temblores casi imperceptibles, que evolucionan en forma lenta, pero inexorable, hacia diversas discapacidades funcionales que incluyen la incapacidad para caminar y comer, la facies inexpresiva, y las alteracio- nes en el habla y la escritura (11,14,15). La EP, por su alta prevalencia, es una de las en- fermedades más estudiadas desde el punto de vista químico medicinal, al ser considera- da como un desorden universal, con una tasa bruta de incidencia de 4,5 a 19 por cada 100 mil habitantes por año. Algunos estudios afirman que es una enfermedad crónica de curso prolongado, por lo que su prevalencia es mucho mayor que la incidencia (16).
Las estrategias terapéuticas utilizadas para el tratamiento de la EP a largo de los años, consisten en restablecer el equilibrio de la neurotransmisión a través de fármacos que permitan esta acción. La acción tera- péutica está orientada a aumentar la sínte- sis, la liberación y el tiempo de acción de la dopamina, así como también su acción directa sobre sus receptores. Así, el trata- miento clásico en los primeros estadios de la enfermedad consiste en reemplazar la do- pamina con el uso de levo-dopa (precursor de la DA), para reponer los depósitos de la primera en el estriado. La L -DOPA, aunque comparte algunos de los efectos periféricos de la dopamina, estos son mucho menores. Debido a que la L -DOPA sufre descarboxila- ción fuera del sistema nervioso central y de- gradación rápida ulterior, se han empleado inhibidores de la dopa-descarboxilasa hepáti-
ca, tales como la carbidopa, que permite que se alcancen concentraciones importantes en cerebro causando un mejor efecto terapéuti- co. Se ha empleado un tratamiento auxiliar cuando se trata la enfermedad de Parkinson con levodopa, que permite contrarrestar las reacciones extrapiramidales, uno de ellos es el trihexifenidilo, compuesto que inhibe de forma competitiva los receptores colinérgi- cos centrales (del cuerpo estriado), de esta manera contribuye al equilibrio entre activi- dad colinérgica y dopaminérgica en los gan- glios basales. Por otro lado, estos fármacos interactúan bloqueando los receptores coli- nérgicos a nivel del cuerpo estriado, a fin de obtener un antagonismo fisiológico. Otros tratamientos farmacológicos consisten en la administración de agonistas de los recepto- res de la dopamina, que estimulan directa- mente los receptores dopaminérgicos. Sin embargo, a pesar de que estos tratamientos inicialmente presentan mejoría clínica, su eficacia disminuye con el tiempo, debido al uso prolongado y en algunos casos, se pueda producir taquifilaxia u otros efectos colate- rales en el paciente, lo que lleva a la suspen- sión de dichos fármacos (17).
Con la finalidad de obtener nuevos agen- tes capaces de restaurar la homeostasis de la neurotransmisión dopaminérgica en el SNC, se han diseñado y sintetizado en las últimas décadas numerosos compuestos que guardan las aproximaciones químico medicinales de la función dopaminérgica y que involucran las estrategias de los profármacos. El compues- to clorhidrato del 1-amino-6,7,8,8a-tetrahi- droacenafteno 2 (Ja116a), mostró actividad dopaminérgica central como agonista y fue considerado como profármaco (18-22). Este aminoindano rígido no hidroxilado 2 además de haber mostrado la actividad dopaminérgi- ca central también resultó ser un inhibidor de la enzima monoaminooxidasa (MAO) (22). Efectivamente, este compuesto al ser admi- nistrado intracerebroventricularmente (ICV) aumentó el volumen urinario y la excreción renal de sodio, efecto que fue bloqueado con el haloperidol (18,20-22). Se ha sugeri-
do que la acción del compuesto 2 (Ja116a) podría ser por la bioactivación metabólica, específicamente una hidroxilación aromáti- ca a través de la acción de una enzima monooxigenasa (18,23,24), para generar el posible metabolito activo 3 (Fig. 2). Los tra- bajos pioneros realizados in vivo, mostraron efectos del compuesto 2 (Ja116a) sobre la conducta estereotipada, sin embargo la mis- ma no ha sido cuantificada ni establecido su posible mecanismo de acción (19-24). Es por ello que, en vista de la evidencia que indica un posible efecto dopaminérgico central del compuesto 2 (Ja116a) y con el fin de apor- tar nuevos compuestos al arsenal terapéutico para el tratamiento de enfermedades degene- rativas como la Enfermedad de Parkinson, se procedió a su evaluación farmacológica sobre la conducta estereotipada en ratas, ya que se ha establecido que la activación de los recep- tores dopaminérgicos a nivel del sistema lím- bico expresa la conducta estereotipada lami- das y acicalamiento, mientras que los olfateos y roídas son mediados por la activación de los receptores dopaminérgicos a nivel del siste- ma extrapiramidal (25).
Se utilizaron ratas machos de la cepa Sprague-Dawley de 250 a 300 g, mantenidas bajo períodos alternativos de luz y oscuridad, con libre acceso al agua y alimento estándar (Ratarina®, Protinal). Cinco días antes del ex-
perimento, a cada rata se le implantó una cá- nula metálica en el ventrículo lateral-derecho, bajo anestesia con cilazina (Setton® al 2%) (1mg/Kg, i.p.) y relajación con ketamina, se- gún las coordenadas: antero-posterior –0,40 mm del Bregma, 1,2 mm lateral y 3 mm ven- tral. Las cánulas empleadas como guía para la introducción de la aguja de inyección intrace- rebroventricular (ICV), se fabricaron utilizando agujas 20G con un largo inferior a 4 mm, sella- das con silicona y fijadas al cráneo permanente- mente con cemento acrílico. La inyección ICV se realizó utilizando una inyectadora Hamilton de 10µL provista de un tope para aplicación precisa de los compuestos.
La conducta estereotipada, es decir, una actividad motora repetitiva y sin propósito, se evaluó mediante observación, para lo cual se colocó cada animal dentro de una caja de acrílico transparente con las siguientes di- mensiones: 32x28x28 cm., con un periodo previo de 15 minutos de habituación. Las observaciones se realizaron durante 60 minu- tos, divididos en 10 intervalos de 6 minutos cada uno. Para cada una de las pruebas, se utilizaron grupos de 4 animales y las conduc- tas evaluadas fueron: lamidas, roídas, olfateos y acicalamientos. Los datos recolectados se registraron empleando en una computadora dotada de un software para contar el número de movimientos estereotipados.
El compuesto 2 (Ja116a) fue disuelto en solución salina fisiológica. Se emplea- ron dos vías de administración: 1. ICV, en un volumen de inyección de 5µL, a dosis de 5µg/5µL y 50µg/5µL. Como control se em- pleó solución salina (5µL); y 2. Vía Intrape- ritoneal (IP) a una dosis de 1mg/Kg de peso del animal. Se emplearon 4 animales por cada grupo experimental.
Todos los pretratamientos fueron reali- zados por vía intraperitoneal, 15 minutos an- tes de la administración ICV del compuesto 2 (Ja116a) o de solución salina, y fueron los siguientes: 1. Haloperidol (1mg/Kg) (Hal- dol 50mg/mL, solución inyectable, Janssen Pharmaceutica), antagonista de los recep- tores dopaminérgicos; 2. Ziprasidona (1mg/ Kg) (GeodonR, Laboratorios Pfizer), antipsi- cótico atípico; 3. Buspirona (1mg/Kg) (Clor- hidrato de buspirona, Buspar, comprimidos de 20 mg, Dalpas®, Biotech Laboratorios), un agonista parcial de los receptores de se-
Los resultados fueron expresados como la media ± E.E.M. La significancia de los re- sultados fue analizada mediante el análisis de varianza de una y dos vías (ANOVA) (26) y la prueba de Newman-Keuls. Un valor de p<0,05 fue considerado significativo. El aná- lisis de los resultados y la elaboración de los gráficos se realizaron empleando el progra- ma GraphPad Prism versión 5.1.
Tal y como se observa en la Fig. 3, el compuesto 2 (Ja116a) administrado por vía ICV (5µg/5µL) incrementó de forma signi- ficativa las conductas estereotipadas de la- midas, acicalamientos y en menor grado, aunque significativo, las de roída y olfateo.
rotonina (5HT
1a
); 4. Apomorfina (1mg/Kg)
Sin embargo, la administración de la dosis
(APO-go PEN 10 mg/mL, solución inyecta-
50µg/5µL solo aumentó las lamidas y los
ble), agonista dopaminérgico D -D
(18-21).
acicalamientos. El pretratamiento con el an-
1 2
Cabe señalar, que los compuestos se inyec-
taron por la vía ICV, ya que ello permite: 1)
tipsicótico típico haloperidol bloqueó com-
pletamente, mientras que la buspirona, un
atravesar la barrera hemato-encefálica, la
1a
agonista parcial 5HT
2
y antagonista D
redu-
cual impide la entrada de ciertos tipos de compuestos, especialmente polares, al cere- bro; 2) reducir las dosis y consecuentemen- te disminuir la cantidad de compuestos que necesitan ser sintetizados para las pruebas biológicas.
A un grupo de ratas canuladas ICV se le realizó una lesión con 6-hidroxidopamina (6-OHDA) (Sigma Aldrich, Saint Louis, MO) (112 mM, pH=7,4). Para ello se inyectó la solución neurotóxica en el ventrículo lateral- derecho a una dosis de 200 µg/5µL, 48 y 72 h previas a la administración-ICV del compuesto 2 (Ja116a) (50µg/5µL, n=4). Como control se usó solución salina (5µL, n=4).
jo, las respuestas estereotipadas inducidas por el compuesto 2 (Ja116a), a ambas dosis. Por su parte, el pretratamiento con el antip- sicótico típico ziprasidona, produjo más bien un incremento adicional y significativo al producido por el compuesto 2 (Ja116a) en las lamidas y los acicalamientos. La denerva- ción química con 6OHDA redujo significati- vamente las lamidas y olfateos inducidos por la inyección ICV de compuesto 2 (Ja116a) a la dosis de 50µg/5µL.
En la Fig. 4 se muestra que la admi- nistración intraperitoneal del compuesto 2 (Ja116a) (1mg/Kg) incrementa de forma
Fig. 3. Efecto del compuesto 2 (Ja116a) (5µg/5µL y 50µg/5µL) sobre la conducta estereotipada en ratas. En las ordenadas, la suma de las conductas medidas. En las abscisas, los compuestos evaluados. Las ob- servaciones se realizaron durante una hora. Los resultados se expresaron como X ± E.E.M. de cuatro mediciones independientes. Los datos fueron analizados mediante análisis de variancia (ANOVA) de una y dos vías, y la prueba de Newman-Keuls; n= 4 animales por grupo. *diferencia significativa (ds) vs. salina (SAL); **ds vs. apomorfina (APO); +ds vs. haloperidol (HAL); ++ ds vs. buspirona (BUS);
ºds vs. ziprasidona (ZIP); ºº ds vs. Ja116a 5µg, @ ds vs. Ja116a 50µg. p ≤ 0,05.
Fig. 4. Efecto del compuesto 2 (Ja116a) administrado IP sobre la conducta estereotipada en ratas. En las orde- nadas, la suma de las conductas medidas. En las abscisas, los compuestos evaluados. Las observaciones se realizaron durante una hora. Los resultados se expresaron como X ± E.E.M. de cuatro mediciones independientes. Los datos fueron analizados mediante análisis de variancia (ANOVA) de una y dos vías, y la prueba de Newman-Keuls; n= 4 animales por grupo. *diferencia significativa (ds) vs. salina (SAL);
**ds vs. apomorfina (APO); +ds vs. haloperidol (HAL); ++ ds vs. Ja116a IP 2. p ≤ 0,05.
significativa las conductas estereotipadas de
1
2
pamina D -D
localizados en el núcleo estria-
lamidas, olfateos y acicalamientos. El pre- tratamiento con haloperidol o la denerva- ción dopaminérgica con 6OHDA redujeron significativamente el efecto compuesto 2 (Ja116a) sobre la conducta estereotipada. Por su parte la administración de apomor- fina per se produjo una respuesta significa- tiva de roída y olfateo, y el pre-tratamiento con apomorfina más bien potenció de forma significativa la respuesta de las 4 conductas estereotipadas inducidas por compuesto 2 (Ja116a).
do se expresa como un aumento de las roídas y los olfateos, cuyas respuestas son propias del sistema extrapiramidal, en cambio la ac- tivación de estos receptores en el sistema límbico expresa la conducta estereotipada de lamidas y acicalamientos (18,27-29).
Ahora bien, en aras de interpretar los resultados y lograr establecer una aproxima- ción más acertada sobre el mecanismo de acción del compuesto en estudio, es preci- so resaltar el sitio de acción de las drogas utilizadas como patrones. El agonista dopa- minérgico apomorfina y el antagonista halo- peridol (antipsicótico típico) interactúan a
través los receptores D -D . La ziprasidona
1 2
La posible participación del sistema do-
paminérgico cerebral en la acción del com- puesto 2 (Ja116a) administrado ICV, está avalada por los hallazgos de Orfila y col. (20), quienes demostraron que el haloperidol y la denervación dopaminérgica central fueron capaces de bloquear la acción natriurética y diurética, tanto de Ja116a como de la dopa- mina ICV. Igualmente, Charris y col. (22) de- mostraron que este compuesto produjo una inhibición, dependiente de la dosis, de la ac- tividad de la enzima MAO cortical y hepática, lo que sugiere que el compuesto 2 (Ja116a) para poder ejercer su acción central requiere de bioactivación metabólica, mediante una hidroxilación aromática mediada por la en- zima monooxigenasa y así generar el posible metabolito activo 3 (18,23,24).
La estereotipia se define como un com- portamiento excesivo y repetitivo, que es el principal componente de varios desórdenes psiquiátricos, incluidos el autismo infantil
(25) y la esquizofrenia (27). Se ha estableci- do que la estereotipia (olfateos y roídas), es un comportamiento dependiente de la dopa- mina que se debe a las proyecciones dopami- nérgicas de la región de los núcleos caudado y putamen y constituye el sustrato neural del comportamiento estereotipado inducido por la apomorfina, un agonista mixto de los
receptores de dopamina D -D , en animales
es un antagonista dopaminérgico y se dife-
2
2
2a
1a
1a
rencia del haloperidol por ser un antipsicóti- co atípico que bloquea los receptores 5HT y D , en una proporción de 8:1 respectivamen- te, además es un agonista del receptor 5HT (20,29). La buspirona (azaspirodecanedio- na) es un ansiolítico no benzodiazepínico sin relación estructural con otros psicotrópicos. Se sabe que es un agonista parcial postsináp- tico de los receptores 5-HT y antagonista del receptor D (30).
En el presente estudio se demostró que la administración central (ICV) o periférica (IP) del compuesto 2 (Ja116a) induce un comportamiento estereotipado a nivel del sistema extrapiramidal (roídas y olfateos) y en el sistema límbico (acicalamientos y la- midas). El hecho que el haloperidol (anta- gonista no selectivo) bloquea las conductas estereotipadas inducidas por compuesto 2 (Ja116a) demuestra su acción dopaminér- gica en ambos sitios. Por otra parte, el pre- tratamiento con la ziprasidona, incrementó las respuestas conductuales lamidas y acica- lamientos, propios del sistema límbico. Es- tos resultados están en concordancia con lo reportado por Angel y col. (31-35) quienes demostraron que la adición de ziprasidona, aumentó las lamidas y los acicalamientos. Al respecto, se ha demostrado que el bloqueo
con los antipsicóticos atípicos ziprasidona y
1 2
(28). La activación de los receptores de do-
clozapina, de las conductas estereotipadas
ejercidas por la apomorfina, induce un au- mento en las lamidas y los acicalamientos.
con la acción per se del compuesto en es- tudio. Se descartaría la participación del re-
Esto es debido al aumento del tono dopa-
2a
ceptor 5-HT
ya que su intervención ocurre
minérgico, ya que al activar los receptores
en un sistema dopaminérgico estriatal esti-
1a
5HT
2a
y bloquear los 5HT
, genera un incre-
mulado, y no fue el caso (9).
mento selectivo de la liberación de dopami- na en una región de la corteza prefrontal (sistema mesocortical). Por otro lado, se conoce que tanto la clozapina como la zipra- sidona reducen la transmisión dopaminér-
Ahora bien, al considerar la aproxi- mación químico medicinal en el diseño del compuesto 2 (Ja116a) y relacionarla con los posibles sitios de acción, se estableció que contiene dos tipos de farmacóforos, los frag-
2
gica al bloquear los receptores D
(sistema
mentos fenilisopropilamino y feniletilamino
mesolímbico). Estos mecanismos moderan la reducción de la función dopaminérgica, lo cual explica la eficacia de la clozapina y la ziprasidona, sobre los síntomas positivos con menos producción de los movimientos extra- piramidales involuntarios, al mismo tiempo que se produce un bloqueo serotoninérgico, lo cual podría explicar su eficacia sobre los síntomas negativos y los desórdenes del hu- mor (31,36). Existe evidencia contradictoria
(Fig. 5). El fenilisopropilamino es el res- ponsable de la actividad como inhibidor de la enzima MAO-B (IMAO-B) y su función es aumentar la vida media de la DA endógena (22). El segundo es el fragmento feniletila- mino, que junto con el fenilisopropilamino son los responsables que el compuesto 2 (Ja116a) se comporte como un compuesto anfetamino-similar, y actúe a nivel presi- náptico aumentando la liberación de la DA
2a
que indica que los receptores 5-HT
2c
y 5-HT
(18,20,21). Si el fragmento feniletilamino,
están ampliamente distribuidos en todo el cerebro, principalmente en áreas córtico límbicas, como la amígdala, el hipocampo, la corteza frontal, el área tegmental ventral (VTA), el núcleo accumbens y el hipotálamo. En general, en el sistema meso córtico límbi-
D
2
fuese bioactivado por una monooxigenasa generaría el farmacóforo dopaminérgico, el m-hidroxifeniletilamino (Figs. 2 y 5), cuya acción sería la estimulación de los receptores postsinápticos. Hasta ahora los resultados parecen indicar que la acción del compuesto
2a
co, la activación de los receptores 5-HT
pue-
de facilitar la liberación de dopamina (DA) en condiciones de estimulación, pero no en condiciones basales; mientras que la activa-
paminérgicos, los cuales podrían ser la resul- tante de una acción presináptica y/o postsi- náptica. En la vía presináptica el compuesto
2c
ción del receptor 5-HT
inhibe la actividad
2c
neuronal dopaminérgica y la liberación de DA (37). Ambos subtipos de receptores ejer- cen un control facilitador sobre el eflujo de DA, pero mientras que los receptores 5-HT actúan en condiciones basales, los recepto-
ración, alterando el almacenamiento, meta- bolismo y/o síntesis de la DA endógena; ésta acción podría ocurrir posiblemente ya sea inhibiendo la enzima MAO, o bien permitien- do la liberación de la DA desde los sitios de
2a
res 5-HT
intervienen solo cuando se activan
almacenamiento en la neurona presináptica;
las neuronas de DA. Por lo tanto, nuestros resultados de aumento en los acicalamien- tos y las lamidas inducidos por el compuesto 2 (Ja116a) en presencia de ziprasidona, po- drían alternativamente interpretarse como debidos a su interacción como agonista de
mientras que en la vía postsináptica estaría interactuando sobre su propio receptor do- paminérgico. Para dilucidar este aspecto, se empleó la denervación dopaminérgica selec- tiva con 6OHDA, la cual es considerada como un método rutinario para la destrucción de
1a
los receptores 5HT
2c
y 5HT
, lo cual estaría
los terminales nerviosos catecolaminérgicos
aumentando la activación dopaminérgica a nivel del sistema límbico en concomitancia
en el sistema nervioso central y ha sido am- pliamente empleado para inducir la Enfer-
medad de Parkinson experimental (38-40). Los resultados presentes demuestran que la denervación dopaminérgica no alteran signi- ficativamente la respuesta estereotipada in- ducida por el compuesto 2 (Ja116a), ya que solo se redujeron parcialmente las lamidas y los acicalamientos, y aumentó levemente el olfateo inducido por la vía ICV/IP. Estos hallazgos parecen indicar que la actividad del compuesto 2 (Ja116a) ocurre principal- mente sobre el receptor postsináptico y que para que ocurra esta respuesta dopaminér- gica central, la bioactivación metabólica a nivel presináptico del compuesto en estudio (Ja116a) no es indispensable (18,20,21). Al no existir la formación del farmacóforo la droga no es un agonista dopaminérgico y los resultados obtenidos después de la dener- vación, apoyan esta sugerencia. Sin embar- go, no descartamos la posibilidad que este compuesto sea activado metabólicamente a otros niveles. Efectivamente, a pesar que en nuestro protocolo experimental no fue po-
sible cuantificar el contenido de dopamina en las áreas de interés como son el núcleo acumbens y el estriado, otros autores han demostrado que la inyección intracerebral de 6OHDA produce una destrucción selecti- va de neuronas dopaminérgicas nigrales, de los terminales estriatales y una depleción en los niveles de dopamina, serotonina, ence- falina y sustancia P estriatales, y la máxima reducción de las concentraciones de dopa- mina se produce entre el tercer y el cuarto día tras la inyección. La degeneración neu- ronal afecta por igual tanto a las neuronas dopaminérgicas de la Sustancia Nigra pars compacta que proyectan al estriado como a las del área tegmental ventral que forman parte del sistema mesolímbico (41). Por ello, al no determinarse la concentración de DA en las áreas cerebrales de interés, queda la posibilidad que la denervación no haya sido totalmente efectiva y por lo tanto, el com- puesto 2 (Ja116a) podría haber actuado par- cialmente a nivel presináptico.
Parte de la respuesta agonística dopa- minérgica podría estar mediada por la ac- ción del compuesto 2 (Ja116a) sobre las neuronas serotoninérgicas. Para evaluar esta posibilidad se empleó el pretratamiento con la buspirona, un agonista parcial del recep-
comunican con el tercer ventrículo a través del agujero interventricular o agujero de Monro, que se encuentran entre el tálamo (estructura límbica) y la parte anterior del fórnix (conjunto de fibras nerviosas que for- ma parte del sistema límbico), mientras que
1a
tor 5HT
postsináptico, esperando que la
el tercer ventrículo se aloja entre el tálamo
respuesta farmacológica resultante entre un agonista parcial y uno total, fuese un antago- nismo a alta dosis y un agonismo a baja dosis (30,42). Si el compuesto 2 (Ja116a) seguía este comportamiento, indicaba que la acti- vidad del compuesto 2 (Ja116a) resultaba de su interacción como agonista del recep-
derecho e izquierdo, formando una estrecha ranura en el diencéfalo. El tercer ventrículo se comunica con el cuarto a través del acue- ducto de Silvio. Dado que la mayor parte del sistema ventricular está relacionado con el sistema límbico, y sólo en los ventrículos laterales hay estructuras basales, es posible
tor 5HT
1A
,
1a
. Los agonistas del receptor 5HT
que la totalidad de las conductas observadas
aumentan la liberación de dopamina a nivel central. Nuestros resultados revelan que la respuesta conductual estereotipada del compuesto 2 (Ja116a) con la buspirona, no se comporta de acuerdo al patrón mostrado entre un agonista parcial y un agonista total y la respuesta farmacológica obtenida indica que no está interactuando sobre el receptor
sean límbicas (lamidas y acicalamientos), mientras que las conductas basales (roídas y olfateos) fueron separadas. Sólo se obser- vó la totalidad de estas conductas cuando el compuesto 2 (Ja116a) (IP) se administró a un grupo de ratas pretratadas con apomor- fina, donde las cuatro conductas evaluadas aumentaron significativamente, hay que
5HT
1a
. Por ello, las respuestas estereotipadas
resaltar que la apomorfina tiene conductas
parecen ser netamente dopaminérgicas, ya que, ambas dosis, mostraron un bloqueo en las cuatro conductas estereotipadas. La bus- pirona además de ser agonista parcial sobre
basales y no límbicas. El segundo aspecto se basa en el hecho que los ventrículos la- terales son los más grandes y por ende hay mayor área de contacto, para el intercambio
el receptor 5HT
1a
2
, es un antagonista D
(30).
de sustratos y metabolitos desde el líquido
Esta última acción de la buspirona, explica- ría la respuesta antagónica observada en el presente estudio frente a la acción agonísti- ca del compuesto 2 (Ja116a).
Es posible argumentar en base al sus- trato neuroanatómico, la diferencia de la acción del compuesto 2 (Ja116a) en ratas tratadas con 6OHDA, en la que la denerva- ción bloqueó la acción diurética y natriuré- tica (20), pero no así la respuesta estereoti- pada (presentes resultados). Efectivamente, se sabe que el sistema ventricular cerebral está conformado por una serie de cavidades (ventrículos) interconectadas entres sí, dos ventrículos laterales que tienen forma de “C”, derecho e izquierdo, y están rodeados por estructuras del sistema límbico (tála- mo, cuerpo calloso) y de los ganglios basa- les (caudado), entre otros. Estos a su vez se
cefalorraquídeo hacia el cerebro y vicever- sa. En este punto ya podemos hacer una aproximación acerca del mecanismo de ac- ción, al explorar el tránsito del compuesto 2 (Ja116a) por el sistema ventricular y el comportamiento farmacológico que ejerce sobre el sistema límbico y los ganglios basa- les, en ratas normales y desnervadas. Efecti- vamente, el compuesto 2 (Ja116a) fue admi- nistrado en el ventrículo lateral-derecho, en dicha cavidad gran cantidad es transportada o difundida hacia el cerebro, donde entra en contacto con las estructuras límbicas y ba- sales que limitan con el ventrículo; allí po- drían estar ocurriendo los siguientes even- tos: a. El compuesto 2 estaría aumentando la vida media de la DA endógena al inhibir la enzima MAO (21); b. Aumentaría la libera- ción de DA endógena por su acción indirecta
sobre la neurona presináptica (18,20,21); c. Se activaría metabólicamente al incorporar el oxidrilo en el anillo bencénico en posición
Es bien conocido que las respuestas conductuales estereotipadas son el produc- to de la activación de los receptores dopa-
meta, para de esa forma poseer el farmacó-
2
1
minérgicos del tipo D y D
a nivel central,
2
foro del receptor D
(Fig. 2). Es por ello que
1
siendo que el receptor D
estimula la con-
en ratas normales o lesionadas se observaron las respuestas agonísticas dopaminérgicas, tal es el caso que en las ratas normales, se
ducta estereotipada roída mientras que las lamidas, los olfateos y los acicalamientos son promovidas por la estimulación del re-
apreciaron dos conductas límbicas (lamidas
2
ceptor D
(43,44). La evidencia farmacoló-
y acicalamientos) a la dosis de 50µg/5µl, mientras que a la dosis de 5µg/5µL, se ob- servaron tres conductas, las dos límbicas (la- midas y acicalamientos) y una basal (roídas).
gica indica que posiblemente la activación dopaminérgica ejercida por el compuesto 2 (Ja116a) este mediada por la interacción con los receptores dopaminérgicos (D >D ).
2 1
En cambio, cuando las ratas fueron desner-
vadas la acción del compuesto 2 (Ja116a) fue postsináptica a la dosis de 50µg/5µL, y sólo aparecieron dos conductas estereotipa-
Así, al realizar el análisis de las respuestas
estereotipadas control se puede inferir que las mismas resultan de la activación de am- bos tipos de receptores (D -D ), siendo la
1 2
das, una límbica (lamidas) y una basal (olfa-
teos). En la ruta hacia el cuarto ventrículo hay estructuras límbicas que pueden ser es- timuladas por la absorción de una parte del remanente del compuesto en estudio y el restante cuando llega al cuarto ventrículo es
2
respuesta más selectiva hacia el receptor D
a la dosis de 50µg/5µL, que lo mostrado a la dosis de 5µg/5µL, ya que en la primera sólo hubo el aumento de las lamidas y los acica- lamientos; mientras que la segunda mostró las conductas típicas de la activación del re-
absorbido e interactúa sobre los recesos del tipo hipotalámico e infundibular. En este ni-
1
2,
ceptor D ceptor D
y adicionalmente se activó el re- con la conducta roídas. Mientras
vel está también sucediendo la inhibición de la enzima MAO, la liberación de DA endóge-
que en las ratas desnervadas las respuestas conductuales estereotipadas inducidas por
na por su acción indirecta sobre la neurona
2
las vías ICV e IP, fueron del tipo D
ya que en
presináptica y la bioactivación metabólica para generar la forma activa del profármaco (Ja116a) e interactuar a nivel postsináptico. Una vez absorbido el compuesto 2 (Ja116a) per se, y una vez bioactivado, interactúa postsinápticamente con su receptor, a la vez que al inhibir la enzima MAO aumentaría la liberación de DA endógena. Se ha propuesto que la falta de DA endógena en los termina-
la primera aumentaron dos conductas (lami- das y olfateos), mientras que por la vía IP au- mentaron tres conductas (lamidas, olfateos y acicalamientos). Sin embargo, el pretra- tamiento con apomorfina permite observar la activación de ambos tipos de receptores, al aumentar las cuatro conductas estereoti- padas. La apomorfina es un fármaco con ac- tividad mixta (D -D ) como agonista, y este
1 2
les presinápticos en ratas lesionadas presi-
nápticamente con la 6OHDA, resulta en una “regulación hacia arriba” de los receptores dopaminérgicos postsinápticos, es decir una supersensibilidad de receptores dopaminér- gicos postsinápticos, donde la cantidad de ligando ya activado y la DA endógena libe- rada es mínima, para la máxima ocupación de los receptores postsinápticos necesarios capaces de desencadenar la actividad dopa- minérgica como agonista.
efecto con en conjunto con el compuesto en
estudio produjo la totalidad de las conductas por activación de las estructuras límbicas y la potenciación de las conductas basales.
El compuesto 2 (Ja116a), es un profár- maco que presenta en su estructura los frag- mentos farmacofóricos, el fenilisopropilami- no (responsable de la actividad IMAO) y el feniletilamino (acción indirecta) y al ser me- tabolizado se incorpora dentro de su estruc- tura el fragmento m-hidroxifeniletilamina.
Este farmacóforo (Fig. 2) es el responsable
2
de la acción postsináptica D
como agonis-
1
ta. Es bien conocido que los receptores D requieren de la presencia de dos grupos –OH
El autor (JA) dedica este manuscrito a la memoria del Profesor Dr. José Gregorio
2
(en posición meta y para) y los D
son menos
Hernández Cisnero (1864-1919)† Fundador
específicos y requieren únicamente del –OH en posición meta (45). Basándose en estos argumentos, la conducta roída es el producto
de la Medicina Experimental en Venezuela. Este trabajo fue subvencionado por los pro- yectos FDI Nº 02-2017, Programa CONDES-
1
de la activación del receptor D
(43,44) por
CC-0239-17 y CONDES-CC-0378-15.
la acción de la dopamina endógena, ya que la forma no metabolizada del compuesto 2 concomitantemente actúa liberándola desde los terminales presinápticos y prolongando su vida media al inhibir la MAO (18,20-22);
en cambio la forma metabolizada activa los
2
receptores D
por tener el farmacóforo (m-
pamine-related neuropsychiatric disorders.
hidroxifeniletilamino) y expresa las conduc- tas estereotipadas lamidas, olfateos y acica- lamientos (43,44).
Es importante mencionar lo acertado de la aproximación químico medicinal en el diseño de este compuesto, ya que está en con- cordancia con los resultados farmacológicos que revelan la acción agonística a través de la activación de los mecanismos dopaminér- gicos sobre el sistema nervioso central. Es de- cir, que la actividad farmacológica como ago- nista ejercida por el compuesto 2 (Ja116a),
Biochem Pharm 2004; 67(10): 1965-1974.
relationships of naphthamides as dopami-
está potenciada por los mecanismos antes
mencionados y aquí se valida lo acertado de
3
ne D
receptor ligands. J Med Chem 2001;
2
la aproximación químico medicinal en el di- seño del fármaco, al considerar todas las es- trategias farmacofóricas enmarcadas dentro del concepto de los profármacos; sólo que en este caso, bajo esta forma (no metabolizada) es activo en forma indirecta (IMAO y aumen- tando la DA endógena) y cuando es metaboli- zado es un agonista postsináptico con mayor afinidad hacia los receptores D , los resulta- dos farmacológicos publicados (20-22) y los presentes, están en plena concordancia con lo antes mencionado.
Finalmente, el compuesto 2 (Ja116a), podría constituir un fármaco potencial a ser incluido dentro del grupo de medicamentos empleados en la terapéutica de las enferme- dades neurodegenerativa, específicamente en la enfermedad de Parkinson.
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1
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