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INSTITUTO DE INVESTIGACIONES BIOLÓGICAS
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División Neurociencias

DEPARTAMENTO DE NEUROQUÍMICA

 

4- Búsqueda de agentes neuroprotectores en modelos experimentales de Enfermedad de Parkinson.

La enfermedad de Parkinson (EP) es un desorden neurodegenerativo caracterizado por alteraciones motoras asociadas a la degeneración selectiva de las neuronas dopaminérgicas de la Sustancia Nigra (SN) causando la pérdida de la inervación dopaminérgica en los ganglios basales (GB). Nuestro grupo de investigación lleva al momento actual más de 15 años estudiando los mecanismos de la EP experimental, con miras a una mejor comprensión del proceso degenerativo y a su posible prevención, mejora o detención.

 

a) Efectos beneficiosos del agonismo nicotínico en Enfermedad de Parkinson

 

Responsables: Dra. Giselle Prunell, Dr. Federico Dajas.

Estudios epidemiólogicos muestran que los fumadores tienen menor incidencia de EP. Evidencias experimentales sugieren que este efecto estaría mediado por la acción de la nicotina sobre el receptor nicotínico del acetilcolina (1).

Estudios de nuestro grupo han mostrado que el agonismo nicotínico ejerce un efecto protector en un modelo de EP inducido por la administración de 6-hidroxidopamina- 6-OHDA- en la SN de ratas. El tratamiento con nicotina, en forma intermitente, antes y después de la inyección de 6-OHDA en la SN, previene la disminución de DA evaluada a los 8 días luego de la lesión (2). Este aumento es bloqueado por antagonistas de los receptores nicotínicos y es mimetizado por otros agonistas del receptor como la citisina y sus derivados halogenados (3,4). Por otra parte, el aumento de los niveles tisulares de DA en el lado lesionado se acompaña de un aumento de la actividad y la cantidad de la enzima de síntesis de la DA, la tirosina hidroxilasa (5).

Investigaciones realizadas en nuestro laboratorio con microarrays permitieron determinar un aumento en la expresión de los genes que codifican para la ferritina, una proteína clave en la regulación neuronal del hierro libre. Datos obtenidos por nuestro grupo de investigación en cultivos primarios de mesencéfalo mostraron que la nicotina modifica el metabolismo de hierro celular y, por este medio, el agonismo nicotínico también podría controlar el estrés oxidativo de las terminales dopaminérgicas, promoviendo la integridad de las mismas (resultados no publicados).

Estos estudios han contribuído a entender cómo el agonismo nicotínico podría ser beneficioso en modelos de EP y han dejado planteadas diversas preguntas que trataremos de continuar respondiendo con nuestro trabajo en el laboratorio.

Referencias:

 

1) Quik M et al. Biochem Pharmacol. 2007;74(8):1224-34.

2) Costa G et al. Brain Res. 2001;888(2):336-342.

3) Abin-Carriquiry JA, et al. Eur J Pharmacol, 2006; 536(1-2):1-11.

4) Abin-Carriquiry, J.A., et al. Eur J Pharmacol, 2008; 589(1-3):80-4.

5) Urbanavicius J et al. J Neurochem. 2007;102(3):723-30.

 

b) Agonistas del receptor nicotínico de acetilcolina derivados del alcaloide citisina

 

Responsables: QF Andrés Abin, Dr. Federico Dajas.

Desde el año 2004 hemos caracterizado una serie de agonistas nicotínicos derivados de citisina en relación a su potencial terapéutico en la enfermedad de Parkinson. La citisina, un alcaloide quinolizidínico frecuentemente encontrado en plantas de la familia de las Fabáceas, se comporta como el agonista nicotínico más potente y selectivo por el subtipo a4b2* comparándolo con la nicotina. Los ensayos in vitro mostraron que la halogenación en posición C-3 (3-Br-citisina y 3-I-citisina) incrementó significativamente la potencia de los citisinoides en tanto que la halogenación en C-5 (5-Br-citisina) y la metilación (N-metil-citisina) la disminuyeron. Sin embargo, ninguna de las modificaciones estructurales estudiadas mejoró significativamente su especificidad por a4/a6b2*. Todos los citisinoides demostraron ser capaces de estimular preferentemente al sistema dopaminérgico (sobre otros sistemas de neurotransmisión) a través de los subtipos a4/a6b2*(Abin-Carriquiry y cols. 2006). Estos resultados fueron confirmados in vivo mediante la técnica de microdiálisis en ratas despiertas (Abin-Carriquiry y cols. 2008).

A su vez, 3-Br-citisina fue el único agonista nicotínico capaz de inducir un aumento significativo en la actividad locomotora luego de su administración sistémica en agudo. Comprobamos que este efecto era mediado por los receptores nicotínicos localizados a nivel de las vías nigroestriatal y mesolímbica y los receptores dopaminérgicos D2. Por otra parte, 5-Br-citisina y citisina, al igual que nicotina, fueron capaces de prevenir la disminución de los niveles de dopamina en un modelo experimental de Parkinson inducido por la neurotoxina 6-OHDA (Cassels y cols. 2005; Abin-Carriquiry y cols. 2006; Abin-Carriquiry y cols. 2008; Abin-Carriquiry y cols. 2010a).

Mediante el análisis in silico de la interacción de los citisinoides con la proteína de unión a acetilcolina (como modelo de nAChR a4b2), pudimos comprender a nivel molecular, la repercusión de las modificaciones estructurales en su afinidad por el receptor nicotínico. Por otra parte, la excelente correlación entre la afinidad por a4b2 estimada in vitro y la energía de unión teórica demostraron el valor del anclaje molecular como herramienta para predecir la potencia de nuevos agonistas nicotínicos y así orientar su diseño (Abin-Carriquiry y cols. 2010b).

Los resultados obtenidos in vivo e in vitro sugieren que los citisinoides estudiados poseen potencial terapéutico para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, y confirman que los agonistas nicotínicos representan una valiosa herramienta farmacológica para el desarrollo de estrategias alternativas en el tratamiento de esta neuropatología.

En este contexto, nos hemos propuesto diseñar nuevos agonistas nicotínicos específicos de subtipo, mediante el uso de herramientas bioinformáticas para luego caracterizarlos en estudios in vitro y seleccionar aquellos más promisorios para evaluarlos en modelos in vivo en relación a su potencial utilidad para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson.

 

c) Neuroprotección por flavonoides en un modelo de Parkinson Experimental

 

Responsables: Lic. Marcela Díaz, Dr. Federico Dajas.

El estrés oxidativo (EO) es considerado como un factor importante de muerte neuronal en la Enfermedad de Parkinson (EP). Los tratamientos que existen actualmente para esta patología son solo sintomáticos y no detienen el progreso de la enfermedad. En este sentido, la búsqueda de nuevos agentes neuroprotectores, en especial aquellos que contrarresten el daño oxidativo, es muy importante.

Los flavonoides son compuestos polifenólicos presentes en frutas y verduras a los cuales se los ha asociado con efectos protectores en enfermedad neurodegenerativas. En particular la quercetina, es un flavonoide representativo con potente capacidad antioxidante. Se han reportado efectos neuroprotectores del mismo en modelos de EO in vitro, pero no en modelos experimentales de EP in vivo. Esto podría deberse a su rápida metabolización que tiene como consecuencia una muy baja biodisponibilidad plasmática y cerebral. En este contexto, los sistemas de liberación controlada de drogas, tales como liposomas o nanosomas, podrían mejorar la biodisponibilidad de este tipo de moléculas, permitiendo que se alcancen concentraciones terapéuticas en áreas del cerebro específicas.

El principal objetivo de esta línea de investigación es la evaluación de la capacidad neuroprotectora de una preparación nanosomal de quercetina en un modelo experimental de EP (lesión inducida con la neurotoxina 6-hidroxidopamina en la Sustancia Nigra de ratas adultas S-D).

actualizado el 11-05-2012.