Efectos Terapéuticos de la Orexina-A en la Isquemia Cerebral en Ratones

• AUTOR : Harada S, Fujita-Hamabe W y Tokuyama S
• TITULO ORIGINAL : Effect of Orexin-A on Post-Ischemic Glucose Intolerance and Neuronal Damage
• CITA : Journal of Pharmacological Sciences 115(2):155-163, Feb 2011
• MICRO : Con modelos en ratones se demostró que el daño cerebral isquémico y la intolerancia a la glucosa postisquémica disminuyen con la administración intraventricular de orexina-A, un neuropéptido hipotalámico.

Introducción

El infarto, como el daño cerebral isquémico focal como resultado de infarto cerebral, es la tercera causa de muerte a nivel mundial y se espera que su incidencia y prevalencia continúen en aumento. La aparición de infarto se relaciona con enfermedades asociadas con el estilo de vida, como hipertensión, dislipidemia y obesidad. Notablemente, la diabetes mellitus y la alteración del metabolismo de la glucosa son los factores de riesgo más importantes para el infarto. A nivel clínico, el daño cerebral isquémico se exacerba en los pacientes con antecedentes de intolerancia a la glucosa o diabetes mellitus. Recientemente se descubrió que el estrés cerebral isquémico de por sí causa hiperglucemia y que podría empeorar el daño neuronal en modelos de isquemia focal en ratones. Más aún, la menor sensibilidad a la insulina luego del estrés isquémico parece estar involucrada en la aparición de intolerancia a la glucosa postisquémica.

La familia de las orexinas (orexina-A y orexina-B) comprende un grupo de neuropéptidos que se expresan fundamentalmente en el hipotálamo. Cumplen un papel en muchas funciones fisiológicas, como la excitación sexual, la homeostasis energética, el metabolismo de la glucosa, la conducta alimentaria, el sueño y el despertar. Recientemente se informó que el sistema nervioso autónomo cumple un papel importante al aportar información entre el hipotálamo y los órganos periféricos. De hecho, la inyección de orexina-A en el hipotálamo ventromedial de los ratones fomentó la captación de glucosa dependiente de insulina y la síntesis de glucógeno en el músculo esquelético por la activación del sistema nervioso simpático. Respecto de la isquemia cerebral, se informó que en las ratas la expresión del gen del receptor de orexina OX1R está aumentada en el hemisferio afectado por isquemia focal, si bien se desconoce su importancia fisiológica. Algunos estudios previos demostraron que la orexina-A, además, puede alterar los mecanismos patológicos del estrés cerebral isquémico por medio del aumento del flujo circulatorio cerebral luego de la isquemia.

Métodos

Los experimentos se realizaron sobre ratones machos ddY, mantenidos entre 23º C y 24º C con un ciclo luz-oscuridad de 12 horas y con agua y alimentos siempre disponibles. El modelo de isquemia focal transitoria se efectuó mediante la oclusión de la arteria cerebral media (OACM) y la reperfusión posterior con los ratones bajo anestesia. El flujo cerebral relativo se midió con flujometría con Doppler y los parámetros fisiológicos se midieron antes, durante y 30 minutos después de la OACM mediante un esfingomanómetro e i-STAT.

También se midió el volumen del infarto previa decapitación de los ratones e inmediata disección de los cerebros, que fueron incubados y luego fijados en solución de formaldehído para la medición del área e intensidad del infarto con un programa de análisis de imágenes.

Para el examen neurológico luego de la reperfusión se utilizó un puntaje de déficit neurológico para el cual se tuvieron en cuenta aspectos como el nivel de conciencia, inquietud, letargo, estupor, convulsiones, marcha, tono de los miembros y reflejo del dolor.

Se realizó una prueba de aprendizaje por evitación en la que los ratones fueron colocados en un compartimiento luminoso, alejados de un compartimiento oscuro. Cuando los ratones ingresaban al compartimiento oscuro se les daba una descarga eléctrica, luego de la cual se los regresaba a su jaula original. Luego de ese entrenamiento, los ratones se colocaron en el compartimiento luminoso y se midió el tiempo que tardaban en ingresar al compartimiento oscuro.

Nueve horas después de la OACM, se dispuso a los ratones en ayuno de 15 horas para medir la glucemia en muestras de sangre de las venas de la cola. El aumento de la glucemia en ayunas se calculó con la diferencia entre el valor medido antes de la OACM y el que se obtuvo después ésta. Para cada momento se usaron 8 a 17 ratones.

Se homogeneizaron muestras provenientes del hígado y músculo esquelético para luego detectar, mediante western blot, los receptores de insulina, fosfoenolpiruvato carboxiquinasa, glucosa-6-fosfatasa, gliceraldehído 3 fosfato deshidrogenasa, entre otros. Los niveles de insulina se midieron con un equipo de ensayo enzimático inmunoabsorbente en el día 1 luego de la OACM.

En cada ratón se administró 2.5, 25 o 250 pmol/ratón de orexina-A por vía intraventricular inmediatamente después de la OACM. También se aplicó SB334867 (2.5 nmol/ratón), un antagonista selectivo de orexina-1 no peptídico, por vía intraventricular, 30 minutos antes de administrar orexina-A o solución salina.

Resultados

La orexina-A suprimió, en forma significativa y dependiente de la dosis, la aparición del infarto, las alteraciones neurológicas y de la memoria, en el día 3 luego de la OACM, en comparación con el grupo tratado con solución salina. Estos efectos fueron inhibidos significativamente por SB334867. La orexina-A también suprimió, en forma significativa y dependiente de la dosis, la elevación de la glucemia en ayunas en el día 1 luego de la OACM, en comparación con el grupo tratado con solución salina. Sin embargo, los valores de glucemia en ayunas, en el grupo tratado con orexina-A, permanecieron más altos que en el grupo quirúrgico de referencia. Este efecto de la orexina-A se inhibió considerablemente con SB334867. Los niveles séricos de insulina aumentaron significativamente en el día 1 luego de la OACM y la orexina-A no afectó este cambio.

Los niveles de expresión hepática de receptores de insulina fueron considerablemente inferiores en el grupo sometido a OACM respecto del grupo quirúrgico de referencia en el día 1 luego de la OACM. En cambio, en el músculo esquelético, los niveles de receptores de insulina tendieron a ser menores en el grupo de OACM, aunque de manera poco significativa, respecto del grupo quirúrgico de referencia. En el grupo de OACM, la orexina-A aumentó los niveles de receptores de insulina del hígado y el músculo esquelético en comparación con el grupo quirúrgico de referencia tratado con solución salina. La orexina-A también suprimió el descenso en los receptores de insulina del hígado y el músculo esquelético en el día 1 luego de la OACM, efecto que fue inhibido por SB334867.

Los niveles hepáticos de fosfoenolpiruvato carboxiquinasa y glucosa-6-fosfatasa fueron mayores en el grupo de OACM respecto del grupo quirúrgico de referencia. En el primer grupo, la orexina-A redujo los niveles hepáticos de estas enzimas, en comparación con el grupo tratado con solución salina. Además, la orexina-A suprimió los aumentos en la expresión hepática de las dos enzimas en el grupo de OACM, efecto que fue inhibido significativamente por SB334867.

Discusión y conclusiones

Como se observó en estudios previos, el daño neuronal isquémico puede ser desencadenado por la intolerancia a la glucosa que aparece en la fase temprana de la instalación de isquemia cerebral focal. En el presente estudio, los autores demostraron que luego de un infarto isquémico disminuye significativamente la expresión de receptores de insulina en el hígado pero no en el músculo esquelético. El estrés causado por la isquemia aumenta las citoquinas inflamatorias, como el factor de necrosis tumoral alfa, que produce una regulación por disminución de la señalización de insulina mediante el aumento de la tirosinfosfatasa 1B. Se considera demostrado el hecho de que la insulina suprime en el hígado la transcripción de enzimas de la gluconeogénesis como fosfoenolpiruvato carboxiquinasa y glucosa-6-fosfatasa. Si bien los niveles de insulina aumentaron con el estrés isquémico, es posible que haya una regulación por aumento de las enzimas mencionadas como consecuencia de la menor expresión de receptores de insulina. En otras palabras, el estrés isquémico causó alteración en la sensibilidad hepática a la insulina y esto podría estar involucrado en el mecanismo que subyace a la intolerancia a la glucosa postisquémica luego de la OACM.

Respecto de la orexina-A, este estudio encontró que la administración por vía intraventricular aumentó la expresión de receptores de insulina en el hígado y el músculo esquelético. También disminuyó la expresión de dos enzimas hepáticas de la gluconeogénesis durante el estrés isquémico, lo que sugiere que el tratamiento con orexina-A podría mejorar la sensibilidad periférica a la insulina y suprimir la intolerancia a la glucosa postictal. Dado que otros investigadores informaron que la inyección de orexina-A en el núcleo ventromedial del hipotálamo promueve la captación de glucosa dependiente de insulina en el músculo esquelético, estos cambios podrían estar involucrados también en la supresión de la intolerancia a la glucosa con posterioridad a la isquemia inducida por orexina-A.

Dado que algunos estudios previos informaron que la activación del núcleo ventromedial y el área lateral del hipotálamo, zonas de concentración de receptores de orexina, podría regular la actividad de los receptores de insulina y la producción hepática y muscular de glucosa mediante neuronas parasimpáticas y simpáticas, respectivamente, se propone que la administración intraventricular de orexina-A podría estimular estas conexiones.

Además de la orexina, otros neuropéptidos hipotalámicos también están involucrados en la homeostasis energética y en el comportamiento de la alimentación mediante circuitos neuronales. Se puede inducir hiperglucemia asociada con resistencia periférica a la insulina mediante la disminución de orexina, neuropéptido Y y proopiomelanocortina, lo que demuestra la importancia de este sistema neuroendocrino en el control de la homeostasis de la glucosa. Es posible, entonces, que la administración intraventricular de orexina-A haya suprimido la intolerancia a la glucosa postisquémica mediante la activación de estos sistemas neuroendocrinos.

Otros estudios informaron que la inmunorreactividad del receptor de orexina OX1R en la corteza cerebral aumentó después de la isquemia cerebral y que la administración de orexina-A vía intraventricular suprimió la aparición del infarto mediante el aumento del flujo circulatorio cerebral. Por lo tanto, el mejoramiento de la intolerancia a la glucosa postictal podría no ser la causa, sino la consecuencia, de la acción protectora de la orexina-A. Se necesitarán estudios más detallados para determinar la posibilidad de que esta regulación de la intolerancia a la glucosa esté involucrada en el mecanismo de supresión del daño cerebral isquémico.

Los autores concluyen que la regulación por disminución de los receptores hepáticos de insulina inducida por el estrés isquémico y la regulación por aumento de las enzimas hepáticas de la gluconeogénesis estuvieron involucradas en la aparición de intolerancia a la glucosa postisquémica que, junto con el daño neuronal isquémico, fue suprimida por la administración de orexina-A. Estos resultados proveen una visión sobre la eficacia terapéutica real de este neuropéptido endógeno.

Especialidad: Bibliografía - Farmacología