REVISIN |
Bases moleculares de la esquizofrenia
Cecilio Gimnez
Centro de Biologa Molecular Severo Ochoa. Universidad Autnoma de Madrid-Consejo Superior de Investigaciones Cientficas. Centro de Investigacin Biomdica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER). Centro de Investigacin Biosanitaria IdiPAZ.
e-mail: cgimenez@cbm.uam.es
Recibido el 11 de noviembre de 2012
An. R. Acad. Farm. 78, 4, 2012, 425-445
RESUMEN
La esquizofrenia es una enfermedad compleja que afecta a alrededor del 1% de la poblacin mundial y constituye una de las ms importantes causas de discapacidad crnica. Aunque su etiologa es desconocida, la enfermedad implica diversas anomalas neuromorfolgicas y neuroqumicas y se acepta que factores genticos, bien solos o potenciados por factores ambientales y epigenticos juegan un papel importante en su patognesis. Numerosos estudios realizados durante los ltimos cuarenta aos han relacionado a alteraciones en la neurotransmisin mediada por aminas bigenas, la neurotransmisin glutamatrgica y gabargica con la patologa de las psicosis esquizofrnicas. Recientemente, a travs del conocimiento de genes de susceptibilidad as como de protenas implicadas en la patologa de la enfermedad, estn permitiendo un diagnstico precoz de la misma y el desarrollo de una nueva generacin de compuestos que puedan actuar como antipsicticos de una forma ms selectiva. |
Palabras clave: Esquizofrenia; Psicosis; Antipsicticos.
ABSTRACT
Molecular bases of schizophrenia
Schizophrenia is a complex disorder that affects about 1% of the world population and is one of the most important causes of chronic disability. Although its etiology is unknown, the disease involves various morphologic and neurochemical abnormalities and it its accepted that genetic factors, either alone or enhanced by environmental and epigenetic factors play a role in its pathogenesis. Numerous studies over the last forty years have involved alterations in biogenic amines mediated neurotransmission, GABAergic and glutamatergic neurotransmission to the pathology of schizophrenic psychoses. Recently, the knowledge of susceptibility genes and proteins involved in the pathology of the disease, are allowing early diagnosis and the development of a new generation of compounds that can act as antipsychotics more selectively. |
Keywords: Schizophrenia; Psychosis; Antipsychotics.
1. Introduccin
La esquizofrenia es un sndrome complejo que afecta a alrededor del 1% de la poblacin mundial; constituye una de las ms importantes causas de discapacidad crnica, tiene consecuencias devastadoras para las personas que la padecen y su entorno familiar, y es la sptima enfermedad en costos econmicos de nuestra sociedad.
Actualmente, el tratamiento sintomtico de la esquizofrenia tiene un xito slo parcial por lo que la necesidad de desarrollar nuevas vas teraputicas basadas en un mayor conocimiento de la etiologa y patognesis de la misma es, desde todo punto de vista, imprescindible.
Sin embargo, hasta muy recientemente, el avance sobre el conocimiento de la enfermedad ha resultado extraordinariamente penoso y lento debido a una serie de factores como la heterogeneidad en los fenotipos esquizofrnicos y la ausencia de lesiones patolgicas claras como las que han proporcionado vas de estudio en enfermedades tipo Alzheimer, Parkinson y otros procesos neurodegenerativos.
Por otra parte, la investigacin sobre el mecanismo de accin de frmacos utilizados en el tratamiento de la esquizofrenia tampoco ha proporcionado un conocimiento claro sobre la patognesis de la misma.
Por ltimo, no existen modelos de la enfermedad fiables puesto que es imposible reproducir en animales las caractersticas esenciales de trastornos psquicos tpicos de seres humanos (estados de afectividad, comunicacin y relaciones sociales). En este sentido, como aproximaciones posibles, se utilizan experimentalmente algunos modelos como ratones deficientes en una de las subunidades del receptor de glutamato NMDA, o deficientes en el transportador vesicular de glutamato VGLUT2 que reproducen en parte la bioqumica de la enfermedad (1-3).
Muy recientemente, se ha publicado un modelo celular que consiste en reprogramar fibroblastos de individuos adultos controles y esquizofrnicos obteniendo clulas troncales pluripotentes, que ms tarde eran diferenciadas a clulas con fenotipo neuronal en las cuales, mediante arrays, se han estudiado variacin en la expresin de genes, crecimiento celular y respuesta al tratamiento con antipsicticos atpicos (4,5).
En general, la esquizofrenia se contempla ahora como una enfermedad compleja con factores mltiples que contribuyen a su patognesis. Los factores desencadenantes de la misma pueden ser tan diversos como infecciones, complicaciones obsttricas, consumo de drogas, etc., aunque siempre con un fondo gentico importante.
Es cierto que en la esquizofrenia no se han encontrado marcadores claros del tipo cuerpos de inclusin, neuritas distrficas, o gliosis reactivas presentes en muchas enfermedades neurodegenerativas (6). Sin embargo, de una forma ms o menos consistente, recientemente se ha descrito la evidencia de sutiles anomalas en la citoarquitectura de la sustancia gris entorrinal y otras regiones corticales, as como la existencia de neuronas aberrantes en la sustancia blanca subyacente a regiones como la corteza prefrontal, corteza temporal y regiones del hipocampo, como veremos ms adelante (7-9).
Por otra parte, estudios ultraestructurales e inmunohistoqumicos demuestran la existencia de una disminucin en el volumen del neuropilo cortical sin una prdida neuronal apreciable que sugieren dficits cualitativos y cuantitativos en los procesos neuronales y de conectividad sinptica (10, 11).
2. Factores genticos implicados en esquizofrenia
La esquizofrenia es una enfermedad con un fuerte componente gentico, en la que el factor de herencia se calcula entre el 80-85%. Estudios genticos de ligamiento y asociacin han implicado a varios loci del genoma que parecen tener relacin con genes que confieren un alto riesgo de esquizofrenia (12-15) (Figura 1).
Por otra parte, estudios en arrays comparando perfiles de expresin gentica en diferentes zonas del cerebro de individuos afectados y controles, muestran datos, no siempre consistentes, de variaciones en la expresin de genes implicados en la neurotransmisin gabargica y glutamatrgica, transmisin sinptica, el metabolismo cerebral, o genes relacionados con el proceso de mielinizacin.
Figura 1.- Regiones cromosmicas y genes implicados en esquizofrenia. Lneas verticales azules: regiones cromosmicas con significancia en esquizofrenia. Lneas verticales rojas: deleciones cromosmicas. Flechas y crculos amarillos: genes identificados por estudios de ligamiento y asociacin. Flechas y crculos rojos: genes identificados por estudio de traslocaciones cromosmicas. (De: Owen et al. 20).
A travs de estos estudios genticos, se estn empezando a identificar protenas codificadas por genes candidatos, como factores de riesgo en esquizofrenia tales como disbindina, neurorregulina 1, DAOA (factor activador de la D-amino oxidasa), COMT (catecol-O-metiltransferasa) y DISC (Disrupted in Schizophrenia). Entre todas ellas, parece que DISC, una protena que se expresa en varias zonas del cerebro y que est involucrada en el crecimiento de neuritas y migracin neuronal, se perfila como el mejor candidato para convertirse en un marcador fiable en la mayora de los casos. A pesar de todo ello, la base gentica de la enfermedad es compleja y la interpretacin de los datos genticos es difcil (16-20).
3. Caractersticas clnicas
Desde el punto de vista clnico, la esquizofrenia es un sndrome heterogneo sin un sntoma o signo unitario definido y es imposible diagnosticarla a travs de un test de diagnostico de laboratorio.
El diagnstico, se realiza a travs del estudio de una sintomatologa individual que incluye la aparicin de episodios temporales clasificados en diferentes categoras: sntomas positivos, que incluyen alucinaciones, ilusiones o paranoia; sntomas negativos, como el aislamiento social, la incapacidad para el afecto o la apata; sntomas afectivos como depresiones o tendencia al suicidio y sntomas cognitivos, como alteraciones en la atencin, la memoria y las funciones ejecutivas (Figura 2).
A pesar de todo ello, con frecuencia no resulta fcil diferenciarla de otros trastornos psicticos como los bipolares.
Figura 2.- Sntomas clnicos de la esquizofrenia.
La aparicin de la esquizofrenia tiene lugar frecuentemente entre la segunda y la tercera dcada de la vida, aunque puede ocurrir en la niez o en etapas adultas. Este hecho, unido a la aparicin de signos tempranos, a veces muy sutiles, en capacidades cognitivas, de interaccin social, funciones motoras y cambios morfolgicos, que constituyen signos premonitorios de la enfermedad, sugiere que se trata de un problema de vulnerabilidad durante el desarrollo (21).
La adolescencia, es una etapa de la vida durante la cual se optimiza la red neuronal de forma que se mejoran la capacidad de juicio, las capacidades cognitivas y el control del comportamiento mediante el desarrollo de nuevos circuitos neuronales remodelando circuitos ya formados y descartando otros a travs de un proceso de poda y maduracin de los mismos.
4. Tratamiento farmacolgico
Numerosos estudios realizados durante los ltimos cuarenta aos, relacionaron alteraciones de la neurotransmisin mediada por aminas bigenas con la patologa de las psicosis esquizofrnicas.
De hecho, el primer tratamiento efectivo de la esquizofrenia, descubierto de manera fortuita a finales de los aos cincuenta, fue demostrado mucho ms tarde con la participacin de receptores dopaminrgicos del tipo D2 en el mismo (22, 23).
La llamada hiptesis dopaminrgica, ha prevalecido hasta hace muy poco y se basaba en la observacin de que los frmacos efectivos en el tratamiento de la enfermedad como el haloperidol, la clorpromazina y la perfenazina (los llamados antipsicticos tpicos), son antagonistas de receptores dopaminrgicos del tipo D2. Estos antipsicticos de primera generacin, aunque efectivos para algunos sntomas de la enfermedad, producan efectos neurolgicos agudos y crnicos indeseados, como temblor, rigidez, distona y disquinesia.
La segunda generacin de antipsicticos como la clozapina o la olanzapina (los llamados atpicos), reducen de forma considerable los efectos adversos antes citados y son ms efectivos en el tratamiento de la esquizofrenia, posiblemente por su falta de especificidad para receptores dopaminrgicos D2, y su afinidad adicional para receptores serotonrgicos del tipo 5HT2A. De cualquier manera, el tratamiento con antipsicticos atpicos conlleva un alto riesgo de desarrollar obesidad, hiperlipemia y diabetes tipo 2.
El conocimiento a nivel molecular del sitio de accin de los antipsicticos, principalmente los receptores de dopamina, junto con la observacin de que agonistas dopaminrgicos indirectos como la cocana o las anfetaminas, as como alucingenos de la familia del cido lisrgico, que actan sobre los transportadores neuronales de dopamina elevando el tono dopaminrgico, eran bien conocidos por inducir estados de psicosis en humanos (sntomas positivos clsicos de la esquizofrenia), apoy la idea de que alteraciones en niveles de dopamina constituan el agente causal de la enfermedad (23).
5. Hiptesis dopaminrgica de la esquizofrenia
En un periodo de casi cuarenta aos, numerosas compaas farmacuticas han desarrollado compuestos que, actuando sobre receptores dopaminrgicos D2, sean efectivos como antipsicticos. Sin embargo, todos estos frmacos presentan deficiencias en su accin en varios sentidos. Aproximadamente el 30% de los pacientes con esquizofrenia no experimentan mejora alguna tras el tratamiento. Por otra parte, los antagonistas de los receptores D2 solamente son efectivos para el tratamiento de sntomas positivos de la enfermedad, mientras que los sntomas negativos y el dficit cognitivo permanecen. Ms an, tal como se indicaba ms arriba, los efectos secundarios derivados del tratamiento son muy numerosos e incluyen sedacin, ganancia de peso, disfuncin sexual y toda una gama de sntomas propios de enfermedades como la diabetes, el Parkinson y la enfermedad de Alzheimer (para una revisin ver 24).
La razn de la cantidad de efectos colaterales de estos tratamientos se conoce ahora tras el conocimiento de la heterogeneidad de receptores dopaminrgicos existentes, D1-D5, todos metabotrpicos aunque con mecanismos de accin antagnicos, lo que unido a la falta de especificidad de los frmacos utilizados da como resultado la variedad de efectos indeseados de los mismos.
6. Hiptesis glutamatrgica de la esquizofrenia
Todos los datos acumulados durante aos de prctica clnica en el tratamiento de la esquizofrenia, junto con datos experimentales ms recientes, llevaron al convencimiento de que la hiptesis de la hiperfuncin dopaminrgica constitua slo una parte de la etiologa de la enfermedad.
Datos ms recientes obtenidos en estudios con animales de experimentacin, han llevado a la idea generalizada de que una hipofuncin en los receptores de glutamato del tipo NMDA est involucrada en la etiologa de la esquizofrenia. Ratones con niveles de la subunidad NR1 de estos receptores ligeramente inferiores a los normales, y ratones carentes de la subunidad NR2 muestran un comportamiento muy similar a sntomas clnicos de la esquizofrenia que pueden ser atenuados mediante el tratamiento con antipsicticos.
Por otra parte, animales genticamente modificados en el sitio de unin de glicina en la subunidad R1 del receptor, muestran alteraciones en procesos de potenciacin a largo plazo y de aprendizaje. Estos datos, primariamente observados en animales, han sido repetidamente comprobados en grupos de humanos clnicamente controlados o en individuos consumidores de fenilciclidina como droga de abuso, los cuales presentan sntomas clnicamente indistinguibles de individuos esquizofrnicos.
Por otro lado, y en sentido contrario, hay evidencias clnicas de que la administracin a pacientes esquizofrnicos de co-agonistas de receptores NMDA les hacen mejorar, aunque de forma modesta, de muchos de los rasgos caractersticos de la enfermedad. Estos datos, junto con otros derivados de la clnica, son los que apoyan el papel de los receptores NMDA en esquizofrenia, y el convencimiento de que agentes capaces de potenciar la actividad de estos receptores pueden mejorar los sntomas positivos, negativos y cognitivos de la enfermedad (25-26).
Todo ello, ha llevado al convencimiento de que la neurotransmisin glutamatrgica est implicada en la esquizofrenia, en lo que actualmente se conoce como hiptesis de la hipofuncin de los receptores de NMDA. Esta hiptesis se ha visto reforzada por el descubrimiento de varios genes de susceptibilidad relacionados con las vas glutamatrgicas como G72, NRG1, GRIA4, GRM3, GRM8, GRIN2D, o GRIN2A (27-32).
De cualquier forma, la hiptesis glutamatrgica y la dopaminrgica no son mutuamente excluyentes ya que, por ejemplo, la liberacin de glutamato est regulada por receptores presinpticos de dopamina D2 en las vas corticolmbicas y corticoestriatales (33, 34). La interaccin entre vas glutamatrgicas y dopaminrgicas tiene como consecuencia que la elevacin de los niveles de glutamato y de su coagonista glicina, como veremos ms adelante, puedan ser beneficiosos en el tratamiento de la enfermedad. De hecho, en este momento hay un nmero considerable de compuestos en fase clnica de investigacin, que actan sobre la neurotransmisin glutamatrgica, y ms concretamente sobre el receptor metabotrpico GRM3 o sobre el sitio de unin de glicina al receptor de NMDA (35-38).
En la Figura 3 el esquema de un corte sagital de un cerebro de rata muestra la interaccin entre vas dopaminrgicas, glutamatrgicas y gabargicas implicadas en psicosis.
Figura 3.- Esquema de un corte sagital de cerebro de rata en el que se indican las principales vas de neurotransmisin involucradas en psicosis. Lneas rojas, glutamatrgicas; azules, dopaminrgicas; amarillas, gabargicas. ATV, rea ventral tegmental; SN, substancia nigra; HT, hipotlamo; NAc, ncleo acumbens; Cpu, caudado putamen; CPF, corteza prefrontal; Hp, hipocampo.
Abundando en la idea de la interaccin entre las hiptesis dopaminrgica y glutamatrgica de la enfermedad, hoy se sabe experimentalmente que una hipofuncin en la actividad de receptores NMDA podra ser responsable de una situacin hiperdopaminrgica. El flujo de dopamina aumenta tras el tratamiento con agentes antagonistas de NMDA y, por otra parte, agentes antipsicticos atpicos revierten los efectos psicomimticos producidos por antagonistas del receptor de glutamato. Estos efectos cruzados en sinapsis complejas en las que en una misma dendrita coinciden contactos de neuronas dopaminrgicas y glutamatrgicas dan como resultado cambios en la morfologa de las neuronas y en la remodelacin de circuitos (27).
En la Figura 4 se muestra la interaccin entre receptores de glutamato NMDA y dopaminrgicos D1 y sus efectos a corto plazo a travs de fosforilacin directa de protenas y a largo plazo mediante regulacin de la sntesis de protenas, cambiando la morfologa de las neuronas.
Figura 4.- Acciones sinrgicas de receptores de glutamato del tipo NMDA con receptores dopaminrgicos D1.
Lo ms sorprendente desde el punto de vista celular es la demostracin de que neuronas, en principio consideradas inequvocamente dopaminrgicas del mesencfalo, se comportan como ambivalentes tanto dopaminrgicas como glutamatrgicas. Presentan un terminal tpicamente glutamatrgico y unas extensiones laterales con varicosidades conteniendo estructuras pre y post sinpticas tpicamente dopaminrgicas (39).
La Figura 5 resume de forma esquemtica una visin de las interacciones en contactos de neuronas dopaminrgicas del rea tegmental central que se proyectan hacia la corteza. Reciben contactos con neuronas gabargicas y glutamatrgicas e integran estas seales de una forma coherente. Por otra parte, cada una de esos tipos neuronales contienen especficamente receptores de una gran cantidad de tipos los cuales pueden unirse a sus sustratos y a otras sustancias con efectos sobre el sistema nervioso como etanol, nicotina, anfetaminas, cocana, cannabis, etc.
Figura 5.- Interaccin de vas de neurotransmisin. Concurrencia de contactos sinpticos de vas glutamatrgicas y GABArgicas con neuronas dopaminrgicas del rea tegmental central.
Los receptores NMDA, puesto que poseen tantos y tan variados sitios moduladores de regulacin deberan ofrecer, al menos en teora, muchas posibilidades de manipulacin farmacolgica (Figura 6).
Constituyen unos detectores de excepcin que requieren la concurrencia de tres factores para su activacin: la unin de glutamato, la unin de glicina (o D-serina) y una despolarizacin previa a travs de receptores AMPA. Sin embargo, todos los agonistas directos de los receptores sintetizados y ensayados hasta el momento han resultado ser neurotxicos o conllevan efectos indeseados paralelos muy importantes (30).
Una va indirecta de activacin de los receptores NMDA parece ser ms efectiva. Se trata de intervenir a travs de sitios moduladores indirectos como el sitio de unin de aminas y, sobre todo, el sitio del co-agonista obligado glicina. A travs de este mecanismo, los niveles de glutamato no se alteran o son regulados extracelularmente por sus transportadores. Los primeros ensayos clnicos administrando glicina a pacientes esquizofrnicos han dado resultados modestos, posiblemente debido a la baja penetracin de la glicina, aunque indefectiblemente apoyan la hiptesis glutamatrgica de la enfermedad. Mucho ms efectivos parecen ser las aproximaciones derivadas del aumento de niveles sinpticos de glicina mediante la inhibicin de sus sistemas de recaptura (37, 38).
Figura 6.- Esquema de un receptor de glutamato ionotrpico del tipo NMDA. (De: Kemp, J.A. & McKernan, R.M. 2002, Nature Neuroscience 5, 1039-1042).
7. Bases celulares de la esquizofrenia: teora gabargica
Mientras que las hiptesis dopaminrgica y glutamatrgica de la esquizofrenia han sido originadas partiendo de datos farmacolgicos, la reciente implicacin del GABA en la patognesis de la enfermedad ha venido de la mano de datos neuropatolgicos en pacientes durante la adolescencia.
Muy recientemente un grupo pionero en el campo se ha centrado en el estudio de una zona del cerebro, la corteza prefrontal dorsolateral (40). Se trata de una regin formada por varias capas que es crucial para ir construyendo los cimientos de la experiencia, la memoria, el pensamiento y las emociones en una forma coherente, conformando al fin una visin consistente del mundo circundante. Esta zona del cerebro sufre una gran cantidad de cambios en sus circuitos durante la niez y la adolescencia.
El grupo de Lewis se ha centrado en dos tipos celulares, las clulas piramidales de la corteza y las llamadas clulas en candelabro, unas interneuronas adyacentes a las anteriores en principio gabargicas (Figura 7).
Figura 7.- Circuitos neuronales corticales en esquizofrenia. En azul, neuronas piramidales de la capa 3. En rosa, interneuronas en candelabro. Se esquematizan las interrupciones en conectividad entre los ncleos talmicos mediodorsales (MD) y las neuronas de la corteza prefrontal dorsolateral. (De: Ross et al. 6).
Numerosos estudios postmorten han mostrado que en esquizofrenia las clulas piramidales de esta zona tienen cuerpos ms pequeos y un menor nmero de espinas dendrticas. Muchos investigadores sospechaban que este escaso nmero de ramificaciones era el resultado de un proceso aberrante de eliminacin de circuitos durante la adolescencia. El proceso de poda o eliminacin de sinapsis tiene por objeto eliminar las ms dbiles y dejar las ms potentes. La sospecha era que en esquizofrenia este proceso no discrimina y elimina tanto sinapsis dbiles como potentes (41-44).
El mismo grupo demostr recientemente que esto no es cierto del todo. La mayor parte de las sinapsis de la capa 3 del rea en cuestin estn ya maduras funcionalmente antes del proceso de poda. La hiptesis de este grupo es que las sinapsis de la capa 3 ya funcionales son ms dbiles en esquizofrnicos antes de comenzar la eliminacin de sinapsis, por ello cuando empiezan a desaparecer sinapsis durante la poda, se ponen de manifiesto los problemas clnicos porque no hay sinapsis de reserva para equilibrar la prdida (45-48).
En las clulas en candelabro se ha detectado una prdida de la cantidad de transportadores de GABA, posiblemente relacionada con una disminucin en la sealizacin por BDNF o una hipofuncin de los receptores del tipo NMDA. Consistente con esta disminucin en la neurotransmisin gabargica, se ha encontrado una up-regulacin de receptores postsinpticos del tipo GABA-A.
Esto afecta al desarrollo de las clulas piramidales y, a la postre, a los contactos con la corteza asociativa y al nmero de neuronas del tlamo mediodorsal (49-55) (Figura 7).
La hiptesis de Lewis es que durante la niez o al principio de la adolescencia las clulas en candelabro fallan de alguna manera en sus contactos con las piramidales y esto interfiere en la construccin de contactos y redes necesarios para hacer sinapsis robustas. Todo ello contribuye a que en la zona afectada se produzcan redes incapaces de generar contactos coordinados y vigorosos que generen la llamada memoria de trabajo. El resultado, sutil pero aparente, es que la prdida de sinapsis que son podadas durante la adolescencia acaba generando un cerebro incapaz de organizar elctricamente los pensamientos de una forma lgica.
8. Dianas teraputicas basadas en modelos glutamatrgicos
En todo este complejo panorama, aparecen como claros signos implicados en esquizofrenia alteraciones funcionales en la neurotransmisin dopaminrgica, gabargica y glutamatrgica, aparte de sutiles cambios morfolgicos en etapas tempranas. Nuestro grupo se ha centrado en el estudio de la neurotransmisin glutamatrgica y glicinrgica principalmente.
Desde hace aos hemos estudiado dos protenas que de forma diferente pero complementaria regulan la actividad de sinapsis glutamatrgicas: el transportador de glutamato GLT1 y el transportador de glicina GLYT1.
La Figura 8 muestra un esquema simple de la organizacin de una sinapsis glutamatrgica tpica. En este esquema aparecen las dos protenas a las que antes aluda. Un transportador de glutamato implicado directamente en enfermedades como la esquizofrenia o la esclerosis lateral amiotrfica (56), y un transportador de glicina GLYT1 que regula su concentracin en las inmediaciones de los receptores NMDA (30, 57-59).
Figura 8.- Esquema de una sinapsis glutamatrgica. Estn representadas algunas de las protenas tpicas de este tipo de sinapsis. GLYT1, transportador de glicina. GLT1, transportador de glutamato. Receptores e glutamato del tipo AMPA y NMDA.
Nuestro grupo, junto con un grupo noruego, describi hace aos la distribucin regional y celular de los transportadores de glicina (60, 61). Concretamente, la protena GLYT1 pareca ser exclusivamente de origen glial frente a nuestro anticuerpo generado contra el extremo carboxilo de la protena. De cualquier manera, detectamos mensajeros de la misma en clulas neuronales. Esta contradiccin se aclar diez aos despus tras generar un nuevo anticuerpo contra el extremo amino de la misma.
A travs de experimentos de inmunohistoqumica identificamos y localizamos al transportador de glicina GLYT1 en elementos neuronales del cerebro estrechamente relacionados a vas glutamatrgicas (62). Por otra parte, mediante microscopa electrnica pudimos hacer una localizacin ultraestructural de GLYT1. La tincin apareca en terminales sinpticos de sinapsis asimtricas de muchos elementos neuronales. Con tcnicas de microscopa electrnica post-embeding pudimos ver la acumulacin de partculas de oro en densidades postsinpticas y en zonas activas presinpticas.
Por otra parte, mediante estudios bioqumicos y de biologa molecular y celular demostramos la colocalizacin de GLYT1 y GLT1 con la protena de andamiaje PSD95 y a su vez con los receptores NMDA (63, 64). Experimentos de microscopa confocal utilizando diferentes fluorforos demostraron claramente la interaccin de GLT1 con PSD95 en espinas dendrticas. En estos trabajos no slo vimos la co-localizacin de estas protenas con tcnicas de biologa celular, sino que demostramos los determinantes estructurales en cada una de ellas necesarios para la interaccin protena-protena (63, 64).
En el esquema de la Figura 9, que resume resultados de varios aos, muestra cmo el transportador de glicina GLYT1 y el receptor NMDA se encuentran en neuronas asociados a travs de la protena de andamiaje PSD95 en espinas dendrticas. Todo apuntaba a que estas protenas fsicamente en contacto deberan funcionar de una forma coordinada.
Figura 9.- Colocalizacin del transportador de glicina GLYT1 con el receptor NMDA y con la protena de andamiaje PSD95. El esquema representa un terminal glutamatrgico de una espina sinptica con las protenas GLYT1 y NMDA unidas a PSD95.
9. Inhibidores del transportador de glicina GLYT1
La activacin de receptores NMDA requiere su unin simultnea a los neurotransmisores glutamato y glicina. Datos sobre la manipulacin de la actividad de los transportadores de glutamato para aumentar la actividad de los receptores NMDA han resultado fallidos porque incrementaban la neurotoxicidad ejercida por el glutamato de forma similar a como la hacan los compuestos bloqueantes del canal (26, 65-67). Desde hace algunos aos se pens que la inhibicin farmacolgica del transportador de glicina GLYT1 aumentara la concentracin de la misma en sinapsis glutamatrgicas y, as, la actividad de los receptores NMDA. Por ello todos los esfuerzos se han centrado en la regulacin indirecta de los receptores NMDA a travs del transportador de glicina GLYT1.
Numerosos laboratorios farmacuticos han desarrollado en los ltimos aos sustancias capaces de inhibir la actividad de GLYT1, muchas de las cuales estn en fases clnicas avanzadas prximas a salir al mercado como una nueva generacin de antipsicticos, administrados solos o junto a reguladores del receptor metabotrpico de glutamato mGluR5 o junto a antipsicticos atpicos (67, 68-72). En trminos generales, se han tomado tres sustancias como base para la sntesis de inhibidores de GLYT1: la glicina, la sarcosina (N-metilglicina) y la glicildodecilamida.
10. Moduladores alostricos positivos de receptores glutamatrgicos mGluR5
Actualmente, una segunda alternativa para el desarrollo de nuevas sustancias capaces de actuar en sinapsis glutamatrgicas es a travs de la activacin de receptores acoplados a protena G, como los receptores metabotrpicos de glutamato pre y postsinpticos. La unin de glutamato a sus receptores modula la liberacin del mismo a la sinapsis y/o la respuesta postsinptica al mismo, regulando as la fuerza de la seal. Todos estos receptores pertenecen a la familia de protenas de siete dominios transmembrana con el extremo amino localizado extracelularmente formando parte de un gran dominio de unin al sustrato y el extremo carboxilo en el interior celular. Se han clonado siete receptores metabotrpicos de glutamato que clasifican en tres grupos dependiendo de su similitud estructural, propiedades farmacolgicas y mecanismo de transduccin de la seal.
Numerosos estudios han demostrado que la activacin del receptor mGluR5, perteneciente al grupo I y con localizacin postsinptica, potencia la accin de receptores NMDA. Esta accin parece ser especfica, puesto que la activacin de receptores de los grupos II y III no vara las corrientes mediadas por NMDA, y la activacin de receptores del grupo I no lo hacen con corrientes mediadas por receptores tipo AMPA. Todo ello apoya la idea de que una activacin selectiva de receptores mGluR5 podra ser capaz de normalizar la actividad de receptores de glutamato NMDA funcionalmente hipofuncionales y constituir un nuevo grupo de sustancias con utilidad teraputica en tratamientos antipsicticos.
Hasta el momento se han desarrollado varias estrategias para la sntesis de moduladores alostricos positivos de estos receptores con resultados aceptables. Una ventaja funcional que presentan estos compuestos es que al actuar alostricamente, no en el sitio de unin del sustrato, requieren la presencia del ligando agonista endgeno. Puesto que los neurotransmisores son liberados a pulsos y rpidamente retirados del medio, la presencia de moduladores alostricos que actan nicamente cambiando la sensibilidad del receptor por su agonista, permitira al sistema responder de una forma ms fisiolgica regulando las concentraciones de glutamato en el medio (para una revisin ver 28).
11. Conclusiones y perspectivas de futuro
La esquizofrenia es una enfermedad compleja y discapacitante con una prevalencia mayor que enfermedades como la diabetes tipo 1 o la enfermedad de Alzheimer. Las terapias paliativas que se estn utilizando en la actualidad, desarrolladas a partir de la llamada hiptesis dopaminrgica, son efectivas paliando solo los llamados sntomas negativos de la enfermedad y conllevan efectos secundarios indeseados importantes.
El conocimiento en los ltimos aos de genes de susceptibilidad y de protenas implicadas en la esquizofrenia est permitiendo el desarrollo de nuevas vas de actuacin teraputica. En este campo la industria farmacutica ha hecho avances importantes con el desarrollo de sustancias basadas en la teora glutamatrgica de la esquizofrenia que actan modulando la funcin de receptores tipo NMDA.
La potenciacin de este tipo de receptores se puede conseguir por dos vas: incrementando los niveles de glicina en su entorno en el espacio intersinptico mediante la inhibicin del transportador de glicina del tipo GLYT1, o bien mediante la activacin de receptores postsinpticos de glutamato mGluR5 a travs de una modulacin alostrica positiva. Compuestos de estas dos familias se encuentran actualmente en fases clnicas de validacin.
Por ltimo, hay que resaltar el esfuerzo enorme de muchos grupos de investigacin en los ltimos aos durante los cuales se han hecho avances importantes en el anlisis de fenotipos, anlisis por neuroimagen, gentica y conocimiento de la patologa molecular de la esquizofrenia, lo que hace que el problema de esta enfermedad se vea actualmente con un cierto optimismo.
En trminos generales se puede decir que la esquizofrenia se contempla ahora no como un desorden gentico esttico, sino como un proceso dinmico y sutil del desarrollo del cerebro en cuya etiologa estn presentes alteraciones en conjuntos de genes, bien por mutaciones o polimorfismos, as como factores epigenticos que determinan una vulnerabilidad gentica a la enfermedad.
12. REFERENCIAS
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