Describen el Metabolismo Oxidativo de los Canabinoides Endógenos

• AUTOR : Snider N, Walker V, Hollenberg P
• TITULO ORIGINAL : Oxidation of the Endogenous Cannabinoid Arachidonoyl Ethanolamide by the Cytochrome P450 Monooxygenases: Physiological and Pharmacological Implications
• CITA : Pharmacological Reviews 62(1):136-154, Mar 2010
• MICRO : El metabolismo oxidativo de los endocanabinoides por acción de las enzimas del citocromo P450 podría asociarse con la producción de metabolitos activos con efectos diferenciales sobre los receptores CB1 y CB2, con potencial utilidad terapéutica.

Introducción

Los componentes moleculares y bioquímicos del sistema de endocanabinoides representan un importante objetivo terapéutico debido a su participación en la fisiología normal y la modulación de procesos patológicos. El endocanabinoide anandamida es un ligando endógeno del receptor CB1 y forma parte de la regulación de diferentes respuestas celulares inmunitarias, cardiovasculares, gastrointestinales y neurológicas. La anandamida parece vincularse a efectos antinociceptivos, antiinflamatorios y neuroprotectores. Así, los inhibidores de la hidrolasa de amidas y ácidos grasos (FAAH), la enzima encargada de la inactivación de la anandamida, podrían considerarse una alternativa para el tratamiento de los pacientes afectados.

Además de la hidrólisis secundaria a la acción de la FAAH, la anandamida se metaboliza por medio de la ciclooxigenasa, la lipoxigenasa y las enzimas del citocromo P450. En este análisis, los expertos se propusieron la evaluación del metabolismo de la anandamida secundario a la actividad de estas enzimas, de acuerdo con los datos de varios estudios recientes.

Importancia terapéutica

La marihuana se ha empleado con fines medicinales desde la antigüedad. El principal principio activo es un canabinoide psicoactivo denominado delta-9-tetra-hidro-canabinol (9-DTHC). Incluso se han elaborado fármacos basados en la estructura del 9-DTHC antes de definir el mecanismo de acción de esta molécula. Entre estas opciones se mencionan el dronabinol y la nabilona.

Se reconocen 2 receptores para canabinoides, CB1 y CB2, que actúan por medio de la inhibición de la acumulación de adenosinmonofosfato cíclico (AMPc) por acoplamiento con una proteína G. Los ligandos endógenos de estos receptores incluyen la anandamida y el 2-araquidonil-glicerol, derivados del ácido araquidónico.

El receptor CB1 se expresa de modo heterogéneo en el sistema nervioso central y su activación se asocia con la modulación de la información nociceptiva y el aumento del apetito y del peso corporal, así como con efectos neuroprotectores. No obstante, se destacan obstáculos importantes para la creación de agonistas del receptor CB1, como sus efectos psicoactivos socialmente inaceptables y las restricciones en las regulaciones para su uso. Asimismo, debido a la tasa elevada de alteraciones psicológicas asociadas con el uso de los antagonistas del receptor CB1, como el rimonabant, se ha decidido la interrupción de su comercialización.

Por otra parte, el receptor CB2 se expresa fundamentalmente en las células del sistema inmunitario y su activación se correlaciona con la migración de estos elementos celulares e inmunosupresión. Los agonistas de estos receptores se asocian con efectos antiinflamatorios sin repercusiones psicotrópicas, por lo cual se los considera un potencial recurso terapéutico para los pacientes con dolor crónico e inflamación. Sin embargo, se necesita comprender mejor la función de estos receptores en la regulación de la respuesta inmunitaria.

La anandamida se vincula a efectos neuroprotectores mediados tanto por los receptores de canabinoides como por mecanismos independientes, que incluyen la modulación de la actividad de los canales iónicos. En respuesta a ciertos estímulos, esta molécula puede actuar localmente en función de su naturaleza lipofílica. Dado que la anandamida es degradada por la FAAH, se propuso la elaboración de inhibidores de esta enzima como agentes terapéuticos, como los fármacos experimentales OL-135 y URB597, vinculados a efectos antagonistas de la alodinia en modelos con animales. Sin embargo, estas moléculas podrían inhibir también otras hidrolasas, aunque los antagonistas más recientes presentan mayor especificidad.

Síntesis, regulación y degradación

El primer paso de la biosíntesis de la anandamida requiere la transferencia de un grupo araquidonoil por la acción de la N-aciltransferasa, de la cual se describieron variantes dependientes y no dependientes de la presencia de calcio. La formación de este primer precursor, denominado C20:4-N-araquidonoil-fosfatildil-etanol-amina (C20:4-NAPE), es modulada por diferentes vías metabólicas, entre las que se incluyen la conversión directa, la catálisis secundaria a especies fosforiladas de N-acil-etanolamina, la vía de la fosfolipasa A2, la actividad de la alfa-beta-hidrolasa 4 y la acción de la inositol-5 fosfatasa.

El mecanismo que produce la captación celular de la anandamida es motivo de debate. La difusión de esta molécula a través de la membrana celular parece mediada por proteínas transportadoras. Sin embargo, al tratarse de una sustancia lipofílica, se presume que la anandamida atraviesa las membranas por difusión simple. Sobre la base de datos experimentales que señalan que la acumulación de anandamida se interrumpe con el uso de inhibidores de la endocitosis, se especula que este mecanismo forma parte del proceso de captación celular de este canabinoide.

Por otra parte, la hidrólisis enzimática de diferentes amidas de ácidos grasos endógenos, como la anandamida, se atribuye a la actividad de la FAAH, la cual se ha identificado en la membrana plasmática, microsomal y mitocondrial en numerosos tipos celulares y tejidos. El hígado es el órgano con mayor expresión de esta enzima, aunque en otros sistemas se ha reconocido también actividad significativa. La FAAH degrada la anandamida para producir etanolamina y ácido araquidónico. Los efectos de la anandamida sobre los diversos tejidos parecen guardar relación con los niveles locales de FAAH. La inhibición farmacológica de la actividad de esta enzima se asociaría con una mayor tendencia a la mortalidad de los hepatocitos inducida por la anandamida. En modelos con animales se demostró que la ausencia de expresión de la FAAH se asocia con mayor probabilidad de lesión hepatocelular relacionada con la ligadura quirúrgica de la vía biliar. Por lo tanto, dado que la inhibición de la FAAH podría representar una terapéutica alternativa a la interacción directa de los agonistas de los receptores de los canabinoides, los expertos hacen hincapié en la profundización del conocimiento de otras vías del catabolismo de la anandamida.

Metabolismo oxidativo

Entre las enzimas que parecen involucradas en el metabolismo oxidativo de la anandamida se citan las mismas oxigenasas que se vinculan al catabolismo del ácido araquidónico, como la ciclooxigenasa y la lipoxigenasa. Se destacan las enzimas del citocromo P450, una serie de monooxigenasas que contienen un grupo hemo. Muchos genes que codifican estas enzimas se expresan de forma constitutiva con una modalidad dependiente del tejido, el sexo y la edad, mientras que otras isoformas se regulan por la acción de factores externos (fármacos, polución ambiental, alimentos, hormonas, enfermedades). En los mamíferos, las enzimas del sistema citocromo P450 se integran a las membranas del retículo endoplasmático o de las mitocondrias en el hígado y otros tejidos. Las reacciones mediadas por estas enzimas requieren el aporte de electrones que proceden del fosfato de nicotinamida-adenina-dinucleótido reducido (NADPH) para completar un proceso de oxidorreducción en el cual interviene el oxígeno.

El ácido araquidónico, precursor de la anandamida, puede ser metabolizado por estas enzimas para formar productos hidroxilados o epoxigenados vinculados a la regulación de la presión arterial y la inflamación. También se describe el catabolismo de este ácido en derivados como el ácido omega alcohol-20-hidroxi-eicosa-tetra-enoico (20-HETE), un eicosanoide relacionado con efectos vasoconstrictores cerebrales y renales.

Dada su similitud estructural con el ácido araquidónico, la anandamida también es un potencial sustrato de las enzimas del citocromo P450. Además de los resultados obtenidos en modelos con roedores, se describió la existencia de mecanismos de metabolismo microsomal de la anandamida a nivel renal en los seres humanos. Así, por medio de la isoenzima CYP4F2, se produce el catabolismo de esta molécula en 20-HETE-etanolamida, mientras que la enzima CYP4A11 sólo actúa de forma minoritaria, a diferencia de lo que ocurre con el metabolismo del ácido araquidónico. De todos modos, la proporción relativa de la acción de cada isoenzima puede depender de la regulación de su expresión en los diferentes tejidos.

En el hígado, la anandamida se cataboliza por acción de la isoenzima CYP4F2 para formar 20-HETE-etanolamida, mientras que su metabolismo por parte de la CYP3A4 se asocia con la producción de otras moléculas. Su condición de sustrato de la CYP3A4 la diferencia del ácido araquidónico, para el cual las isoenzimas CYP2C8, CYP2C9 y CYP2J2 representan las principales vías metabólicas. Se menciona la presencia de CYP3A4 en la barrera hematoencefálica de los seres humanos y se ha señalado recientemente el metabolismo de la anandamida en las mitocondrias y los microsomas cerebrales por parte de las mismas isoenzimas descritas en el tejido hepático.

La isoforma CYP2D6 también se encarga del catabolismo de la anandamida en el cerebro. Esta enzima mitocondrial se caracteriza por su elevado polimorfismo. Como se han identificado variantes polimorfas en sujetos con diversas alteraciones neurológicas y psiquiátricas, estos fenotipos podrían asociarse con variaciones en el metabolismo de la anandamida y de otras sustancias psicoactivas.

Importancia farmacológica y perspectivas

Los metabolitos oxigenados de la anandamida podrían vincularse a una mayor actividad sobre los receptores de canabioides o con mayor estabilidad metabólica. Como contrapartida, el catabolismo oxidativo de la anandamida puede representar una vía de inactivación.

A favor de la probable bioactivación por medio del metabolismo oxidativo, se destaca que uno de estos metabolitos (5,6-EET-EA) surgidos de la acción de las enzimas del citocromo P450 es un agonista selectivo de los receptores CB2, con mayor potencia relativa que la anandamida.

En cambio, el metabolismo de la anandamida por las isoenzimas del sistema citocromo P450 puede considerarse un mecanismo de inactivación del sistema de los endocanabinoides en términos del receptor CB1. No se ha definido si el catabolismo de la anandamida por medio de estas isoenzimas puede generar moléculas que actúen en otras vías metabólicas.

En el sistema nervioso central, los receptores CB1 se expresan fundamentalmente en las neuronas, mientras que los receptores CB2 se encuentran en la microglia. Estas células constituyen macrófagos residentes en el tejido cerebral, que se activan en presencia de estímulos microambientales, con repercusiones sobre las neuronas vecinas. Los agonistas selectivos del receptor CB2 podrían asociarse con efectos antiinflamatorios potencialmente útiles en la enfermedad de Alzheimer, la esclerosis múltiple y las lesiones agudas del sistema nervioso central, sin acciones psicotrópicas asociadas. Por otra parte, se observó en modelos de isquemia cerebral una liberación de etanolamidas de ácidos grasos, como la anandamida. En este contexto, la administración de inhibidores de las hidrolasas se asocia con una reducción del área isquémica del 40% al 50%. Este efecto neuroprotector se atribuye a la prolongación de la acción del 5,6-EET-EA sobre los receptores CB2.

Los autores recuerdan que las propiedades del EET-EA y el 20-HETE-EA aún deben investigarse en diferentes modelos con animales para definir la potencial función de la activación del sistema de canabinoides endógenos en el dolor, la inflamación, la neurodegeneración y el cáncer. La elaboración de derivados sintéticos y su evaluación en experiencias in vitro e in vivo permitirán orientar los nuevos estudios acerca de sus propiedades farmacológicas.

Especialidad: Bibliografía - Farmacología