Trastorno Bipolar: Mecanismos Subyacentes al Efecto del Valproato, Carbamazepina y Litio

• TITULO : Trastorno Bipolar: Mecanismos Subyacentes al Efecto del Valproato, Carbamazepina y Litio
• AUTOR : Williams R, Cheng L, Mudge A, Harwood A y colaboradores
• TITULO ORIGINAL : A Common Mechanism of Action for Three Mood-Stabilizing Drugs
• CITA : Nature 417(-):292-295, May 2002
• MICRO : El valproato, el litio y la carbamazepina disminuyen la frecuencia de retracción de los conos de crecimiento y aumentan su área de extensión en neuronas sensoriales de rata. Dichos efectos son dependientes de la activación de la prolil-oligopeptidasa y la depleción de inositol. La actividad de GSK3 y las deacetilasas de histonas parece no estar implicada en estos efectos.

Introducción

Si bien el litio, el ácido valproico (VPA, por su sigla en inglés) y la carbamazepina (CBZ) son administrados en el tratamiento del trastorno bipolar, su efecto diferencial en otros cuadros clínicos como la epilepsia (el VPA y la CBZ se utilizan en el control de las convulsiones) o, respecto a la incidencia de efectos adversos (potencial teratogénico del VPA y el litio), determinan la necesidad de evaluar los mecanismos moleculares y los tipos celulares afectados por dichos fármacos.

Diversos estudios postulan que los fármacos provocarían la depleción de inositol (VPA y litio) o ejercerían su efecto en la actividad de la quinasa GSK3 (glycogen synthase kinase) (litio) o las deacetilasas de histonas (HDAC, por sus siglas en inglés) (VPA).

El presente trabajo tiene como objetivo determinar los mecanismos subyacentes al efecto del litio, VPA y CBZ en los conos de crecimiento de neuronas sensoriales de ratón.

Métodos

Se procedió a estudiar cultivos de neuronas del ganglio de la raíz dorsal provenientes de ratas recién nacidas. Las neuronas sensoriales fueron cultivadas en cubreobjetos cubiertos de laminina en medio libre de suero, con la adición de factor de crecimiento neuronal (50 ug/ml) y expuestas, de manera alternativa, durante un período de 2 días luego de 24 horas de cultivo, a dosis cercanas a las terapéuticas de VPA (0.3-0.6 mM), CBZ (20-50 uM) o litio (0.6-1 mM), o a mioinositol (1 mM). Los inhibidores utilizados para HDAC y prolil-oligopeptidasa, de acuerdo con el experimento efectuado, fueron en forma respectiva, tricostatina A (25 uM) y Z-pro-pro-aldehyde-dimetyl acetal (133 uM)/ BOC-Glu (NHO-Bz)-Pyr (24 uM). En la obtención de resultados se utilizaron las técnicas de inmunohistoquímica, Western blot, Northern blot y ensayos de inositol 1, 4, 5-trifosfato (IP3).

La observación del efecto de los fármacos en los conos de crecimiento de las neuronas sensoriales se efectuó en los cultivos crecidos en 3 cubreobjetos de 5 placas diferentes para cada tratamiento. Por otra parte, los cultivos controles no fueron expuestos a los distintos tratamientos.

Resultados

De acuerdo con las observaciones realizadas en neuronas sensoriales del ganglio de la raíz dorsal de ratas recién nacidas, la adición de litio al cultivo indujo alteraciones en el citoesqueleto, a diferencia del VPA y la CBZ. En este sentido, el litio produjo el desacoplamiento de los microtúbulos en los axones, de manera que dichas estructuras que adquieren una localización en zigzag aumentaron su extensión en conos de crecimiento de mayor tamaño, los cuales constituyeron el 2% del total de conos evaluados. Por otra parte, el VPA y la CBZ no indujeron el aumento de ramificaciones laterales del axón, cercanas al cono de crecimiento, registrado luego de la exposición de las neuronas al litio. Sin embargo, el VPA redujo el número de estas ramificaciones y, en presencia de litio, inhibió su efecto. Cabe destacar que tanto el litio como el VPA y la CBZ disminuyeron la frecuencia de retracción de los conos de crecimiento observada en cultivos controles (27% de conos de crecimiento retraídos) a la mitad o un tercio (litio) o a un porcentaje cercano al 5% (VPA y CBZ). En consecuencia, estos fármacos modificaron la dinámica de los conos de crecimiento (extensión y retracción) e indujeron un aumento en el área promedio de extensión de estos conos del 56% (litio), 63% (CBZ) y 81% (VPA) y en su tamaño, respecto del control. No obstante, los diferentes procesos alterados por estos estabilizadores del estado de ánimo parecen estar regulados por diferentes mecanismos moleculares. En este sentido, la cascada de señalización del inositol fosfato se encuentra implicada en la dinámica de extensión y retracción de los conos de crecimiento, ya que el efecto antagónico del litio a esta vía (inhibe la inositol monofosfatasa e inositol polifosfatasa, el cual se traduce en disminución de la retracción y aumento del área de los conos de crecimiento), es contrarrestado por la exposición del cultivo al inositol. La acción del inositol, agregado al cultivo en dichos procesos se observa asimismo en presencia del VPA o de la CBZ. Sin embargo, este compuesto parece no estar implicado en la formación de ramificaciones laterales del axón y de conos de crecimiento de gran tamaño inducidos por el litio o la reducción de dichas ramificaciones provocada por el VPA, ya que su adición al cultivo no modifica el efecto de estos fármacos. Es importante mencionar que, de acuerdo con las observaciones efectuadas en células de dictyostelium, tanto el VPA como el litio disminuyen la concentración de IP3 en el medio de cultivo. Dicha reducción es contrarrestada por un mecanismo compensador en el que se activa la transcripción del gen de la inositol-1-fosfato sintetasa (ino1), al revertirse el efecto represor del inositol, en presencia de VPA 1mM o litio 10 mM (se cuadruplica o duplica los niveles de expresión de ino1, respectivamente). Cabe destacar que puede evitarse el efecto del litio y el VPA en las células de dictyostelium mediante la pérdida por mutagénesis por inserción del gen dpoA, que codifica para una enzima homóloga a la prolil-oligopeptidasa, la cual se encuentra asociada al aumento en la concentración de IP3. Por otra parte, se evaluó el efecto de la CBZ, el VPA y el litio, en la prolil-oligopeptidasa, localizada en el citoplasma de células de mamíferos, la cual, si bien se desconoce su función, presenta niveles plasmáticos alterados en personas con depresión o manía (disminución y aumento de la concentración, respectivamente). La inhibición de esta enzima que corta las uniones prolil de los oligopéptidos, bloquea la acción de la CBZ, el VPA y el litio en la retracción y el área de extensión del cono de crecimiento de neuronas sensoriales, de manera que los cultivos expuestos a estos fármacos, en presencia de los inhibidores de prolil-oligopeptidasa, presentan un fenotipo similar a los cultivos controles (en forma respectiva, conos de crecimiento retraídos: 26% y 27% y área de extensión: 42 um2 y 43 um2). En consecuencia, se postula la implicancia de dicha proteína en el metabolismo del inositol en células de mamíferos.

Es importante mencionar que, si bien el litio inhibe en las neuronas sensoriales la actividad de las isoformas alfa y beta de GSK3, lo cual redundaría en los cambios en la dinámica de los microtúbulos y la estructura axonal y el VPA reduce las ramificaciones laterales del axón, posiblemente, mediante la inhibición de la HDAC, dichos mecanismos no explican la acción terapéutica compartida por los tres fármacos.

Conclusión

Los resultados expuestos en el presente trabajo señalan el papel fundamental de la regulación del inositol en el control de la bipolaridad. En este sentido, la depleción del inositol parece ser necesaria para que el litio, CBZ y el VPA ejerzan su acción, con la participación de la prolil-oligopeptidasa, cuya inhibición es, al igual que la adición de inositol, capaz de revertir los efectos de dichos fármacos en cultivos de neuronas sensoriales.

Especialidad: Bibliografía - Clínica Médica - Neurología - Psiquiatría