Facultad de Medicina

Maestría en Ciencias Fisiológicas

“Neurobiología de la depresión mayor y de su tratamiento farmacológico”

Tesis Que para obtener el grado de

Maestro en Ciencias Fisiológicas

Presenta

L.E.O. Karla Susana Vera Delgado

Asesor

Dr. Humberto Cruzblanca Hernández Profesor Investigador Titular B.

Colima, Colima, Septiembre del 2005

Agradecimientos:

Al Dr. Humberto Cruzblanca Hernández por la asesoría brindada para la realización de este trabajo. Al Consejo Nacional de ciencia y Tecnología (CONACyT) por haberme apoyado en la realización de mis estudios de Maestría, al concederme una beca de manutención con el número 183540. A mis compañeros. A los investigadores de este Centro de Investigación.

Dedicatoria:

A mi familia.

Índice.

Figuras y Tablas. 1

Abreviaturas. 2

Resumen. 4

Abstract. 5

Introducción. 6

Diagnóstico y Epidemiología de la Depresión Mayor (DM). 7

Factores de riesgo de la DM. 8

I. Cambios anatómicos y bioquímicos en el cerebro

de individuos con DM. 9

II. La hipótesis monoaminérgica de la DM. 14

Metabolismo de la noradrenalina. 14

Metabolismo de la serotonina. 17

Receptores a la NA y 5-HT y sus cascadas de señalización. 18

Principales proyecciones monoaminérgicas y su función en el SNC. 20

III. Evidencia a favor de la hipótesis monoaminérgica. 23

IV. El enigma sobre el desfase entre el efecto farmacológico

sináptico y terapéutico de los fármacos antidepresivos. 26

V. Mecanismos de acción celular y molecular de los

Fármacos Antidepresivos. 27

Cambios a nivel de receptores. 27

Cambios a nivel de las proteínas G. 29

Cambios a nivel de mensajeros intracelulares. 32

Efectos sobre la proliferación y citoarquitectura neuronal. 35

VI. La hipótesis neurotrófica de la DM. 36

VII. Hacia una hipótesis unificada de la depresión y del mecanismo

de acción de los fármacos antidepresivos. 39

VIII. Comparación de los cambios bioquímicos presentes en el cerebro

de individuos con DM y aquellos inducidos por los fármacos

antidepresivos en el cerebro de roedores. 40

IX. Conclusiones. 43

X. Bibliografía. 45

1

Figura y Tablas.

Figura 1: Biosíntesis de las catecolaminas. 15

Figura 2: Estructura secundaria y topología del

transportador a la noradrenalina (NA). 17

Figura 3: Biosíntesis y catabolismo de la serotinina (5-HT). 18

Figura 4: Principales vías de señalización mediadas

por los receptores adrenérgicos. 19

Figura 5: Esquema de las vías de señalización por receptores 5-HT. 20

Figura 6: Principales núcleos noradrenérgicos y sus proyecciones

en el cerebro humano. 21

Figura 7: Núcleos serotoninérgicos y sus principales proyecciones

en el SNC. 22

Figura 8: Gráfico que muestra el desfase temporal de los efectos

terapéuticos de los antidepresivos (AD). 26

Figura 9: Diagrama del efecto de los AD en algunas vías de

señalización celular. 33

Figura 10: Retracción de las espinas dendríticas provocadas por

el incremento de glucocorticoides. 38

Tabla 1: Cambios en la expresión de las proteínas G,

concurrentes a la DM. 13

Tabla 2: Efecto de la depleción del triptofano (Trp)

en sujetos DM y normales. 25

Tabla 3: Cambios originados por la administración de AD sobre

las proteínas G. 30

2

Abreviaturas

5-HIAA: Ácido 5-hidroxindoleacético

5-HT: Serotonina.

5-HTP: 5-hidroxitriptofano

AC: Adenililciclasa.

ACh: Acetilcolina.

ACTH: Hormona adrenocorticotrófica.

AD: Antidepresivo.

AMPc: Adenosin Monofosfato cíclico.

AR: Receptores adrenérgicos.

ARAS: Sistema reticular activador ascendente.

ATP: Adenosin trifosfato.

BDNF: Factor Neurotrófico Derivado del Cerebro.

CaM-KII: Proteína cinasa II dependiente de Ca2+/Calmodulina.

COMT: Catecol-O-metiltransferasa.

CPF: Corteza Prefrontal.

CRE: Elemento respuesta al AMPc.

CREB: Elemento respuesta de unión al AMPc (“cAMP Response Element Binding protein”).

CREB-P: CREB fosforilado.

CRF: Factor liberador de corticotrofina.

DAG: Diacilglicerol.

DBH: Dopamina β- hidroxilasa.

DM: Depresión Mayor.

GC: Glucocorticoides.

GTP: Guanosin trifosfato.

HPA: Eje hipotálamo-hipofisiario-adrenal.

ICER: repressor temprado inducido por AMPc (“Inducible cAMP Early Represor”).

IP3: Inositol trifosfato.

LC: Locus coeruleus.

Leu: Leucina.

3

MAO: Monoamino Oxidasa.

MDD: Depresión Mayor (Major depressive disorder)

MRI: Imagen de Resonancia Magnética.

NA: Noradrenalina.

NRIs: Inhibidores del transportador para la noradrenalina.

OMS: Organización Mundial de la Salud.

PET: Tomografía por Emisión de Positrones.

Phe: Fenilalanina.

PIP2: Fosfatidilinositol bifosfato.

PKA: Proteína cinasa A.

PKC: Proteína cinasa C.

PLCβ: Fofolipasa C beta.

PVN: Núcleo paraventricular.

REM: Sueño de movimientos oculares rápidos.

SERT: Transportador para serotonina.

SNC: Sistema Nervioso Central.

SSRIs: Inhibidores selectivos del transportador de serotonina.

TCAs: Antidepresivos tricíclicos.

Trp: Triptofano.

Val: Valina.

VMAT: Transportador Vesicular de monoaminas.

4

Resumen.

La depresión mayor (DM) es el desorden de la conducta más común; afecta a 121

millones de personas alrededor del mundo generando altos costos para su atención. La

disminución en la transmisión monoaminérgica en el cerebro es señalada como el principal

desencadenante de la DM y originalmente se postuló que el mecanismo molecular que

subyace al efecto terapéutico de los fármacos antidepresivos, consistía en incrementar la

concentración de noradrenalina (NA) y/o serotonina (5-HT) en la hendidura sináptica. Sin

embargo el desfase que hay entre el efecto terapéutico y el farmacológico sugiere que los

antidepresivos disparan otros procesos adaptativos en las neuronas que pueden estar más

relacionados con sus propiedades terapéuticas. Por ejemplo, se ha observado que además de

incrementar la disponibilidad de 5-HT y NA, también inducen la expresión de factores tróficos

como el factor neurotrofico derivado del cerebro (BDNF). El propósito del presente trabajo

fue recopilar la información disponible sobre la neurobiología de la DM, así como de su

tratamiento farmacológico.

5

Abstract.

The major depressive disorder (MDD) is one of the most frequently mood disorder, it

affects around 121 millions of people worldwide, thereby generating high costs for its medical

and social care. It is believed that a dysfunction of the central monoaminergic

neurotransmission eventually leads to MDD. Therefore, it was suggested that the therapeutic

actions of antidepressants drugs are mediated by increasing the concentration either

noradrenaline (NA) and serotonin (5-HT) at the synaptic cleft. However, the well known

existing gap between these pharmacological effect and its clinical action, suggests that

antidepressants drugs shoot long-term adaptative processes in the neurons that might be more

related with their therapeutic properties. For example, recently it was found that chronic

antidepressants consistently increase the expression of trophic factors such as the brain derived

neurotrophic factor (BDNF), a protein involved in synaptic plasticity. The purpose of this

thesis consists in to do a review of the work done about the neurobiology of MDD and its

treatment.

6

Introducción.

Los desórdenes de la conducta son las formas de enfermedad mental con mayor

prevalencia al compararlas con la demencia, Alzheimer, etc. Para comenzar a abordar las

causas biológicas de algunos de estos trastornos de la mente comencemos por definir términos

como la emoción y el estado de ánimo como dos facetas de la conducta. Según Nestler, las

emociones son respuestas adaptativas transitorias a estímulos externos, internos y

cognoscitivos (Nestler, Hyman y Malenka, 2001). En general, podemos agrupar a las

emociones en: a) negativas como el miedo, la angustia y la frustración; b) positivas como la

sensación de satisfacción, seguridad, confort y otras situaciones agradables. Por otra parte, el

estado de ánimo se refiere a una conducta persistente en el individuo, por ejemplo, de

ansiedad, depresión o euforia. Ejemplos de desórdenes de la conducta son la esquizofrenia, los

trastornos de ansiedad y los síndromes depresivos. En el presente trabajo se hace una revisión

sobre las bases neurobiológicas de uno de los síndromes depresivos como lo es la depresión

mayor.

Los desórdenes de la conducta son comunes ya que afectan al 25% de la población,

impactando la calidad de vida del individuo que los padece, la de su familia y en general de la

sociedad. Estos desórdenes son una de las mayores causas de incapacidad por años de vida

(12%) y los costos para su atención, en los Estados Unidos (EU), representan el 2.5 % del

producto interno bruto. Los porcentajes para Holanda (Meerding, Bonneux, Polder y van der

Mass, 1998) e Inglaterra son del 15% y 22%, respectivamente. La discrepancia entre las cifras

se debe a que en algunos países sólo se toman los costos directos (relacionados sólo con el

tratamiento), considerados por algunos autores como incompletos, ya que dejan de lado los

costos indirectos, como son los días de incapacidad y por ende, pérdida de productividad en

las empresas. Además señalan que bajos costos directos ocasionados por una pobre cobertura

en los servicios médicos que atienden este tipo de patologías, implican un aumento en los

costos indirectos. La organización mundial de la salud (OMS) recalca la carencia de estudios

que exploren los costos reales, no solo de los síndromes depresivos, sino también de otros

desórdenes de la conducta.

7

Diagnóstico y Epidemiología de la Depresión Mayor.

Las emociones son parte de la existencia normal de los seres humanos, es decir son

experiencias de la vida cotidiana. La tristeza, infelicidad o decepción persistente pueden

asociarse con un bajo rendimiento académico, malas relaciones con las personas que nos

rodean, pérdida financiera, ruptura de una relación amorosa o con la muerte. En los días que

dura el proceso de duelo las personas presentan alteraciones en el apetito, en los patrones de

sueño y desinterés por las actividades cotidianas, es decir, las personas presentan emociones

negativas (síntomas depresivos). Sin embargo, estas emociones son reversibles y tiempo

después las personas retornan a sus actividades cotidianas. Cuando el estado de tristeza e

infelicidad se prolonga por un lapso indeterminado, se vuelve recurrente y sin que se conozcan

las causas que lo propician y el individuo abandona sus actividades personales, sociales y

ocupacionales, en tales situaciones se debe de considerar el diagnóstico de la DM, también

conocida como depresión unipolar. Los criterios para su diagnóstico se enumeran a

continuación:

• Irritabilidad.

• Baja autoestima.

• Sentimientos de desesperanza, inutilidad y culpa.

• Disminución de la habilidad para concentrarse y pensar.

• Disminución o incremento del apetito.

• Pérdida o ganancia de peso.

• Insomnio o somnolencia.

• Falta de energía, fatiga o agitación.

• Falta de interés en estímulos agradables (ejemplo, sexo, comida, interacción

social).

• Pensamientos recurrentes de suicidio y muerte.

8

La DM afecta a 121 millones de personas alrededor del mundo, entre 2-5% de la

población en los EU y por arriba del 20% sufre la forma leve de la enfermedad (Nestler,

Barrot, DiLeone, Eisch, Gold y Monteggia, 2002). En un estudio realizado en Europa reportan

una prevalencia del 8.5 % (Ayuso- Mateos et al., 2001). Estudios realizados por la OMS

reportan que dentro de los desórdenes psiquiátricos atendidos por el sistema hospitalario de

atención primaria, el diagnóstico de depresión fue el más común, por ejemplo en Seattle, EU

presentó una prevalencia del 6.3%; Río de Janeiro 15.8%; Santiago de Chile 29.5%; Ibadan,

Nigeria 4.2%. En México, específicamente en la capital del país, muestran que el 9% de la

población entre los 18 y 65 años, presentan trastornos afectivos, de éstos, 7.8% corresponde a

episodios de DM, con una tasa de 2.5 mujeres por cada varón (Caraveo y Saldivar, 1999). En

un estudio reciente se reporta una prevalencia de 3.6% (Medina-Mora, Muñoz-Lara, Benjet,

Blanco-Jaimes y Fleiz-Bautista, 2003).

Factores de riesgo de la DM.

Estudios epidemiológicos y de genética molecular realizados en familias con gemelos

monocigotos en los cuales, uno de ellos presentó DM, se reporta un riesgo que oscila entre el

40% al 70% de que el hermano también desarrolle depresión, resaltando el componente

genético de la enfermedad (Craddock, O´Donovan y Owen, 2005; Lesch, 2004). Entre los

genes candidatos se encuentran aquellos que codifican a las siguientes proteínas: las enzimas

monoamino oxidasa (MAO), tirosina hidroxilasa, catecol-O-metiltransferasa (COMT) y otras

proteínas como el transportador para la serotonina (5-HT) y el factor neurotrófico derivado del

cerebro (BDNF) (Craddock et al., 2005). Cabe hacer notar que las enzimas citadas, participan

en el metabolismo de las monoaminas 5-HT y noradrenalina (NA), neurotransmisores cuya

disfunción se considera un factor importante en la génesis de la depresión mayor (ver mas

adelante).

Otros factores que contribuyen a favorecer la sintomatología depresiva son: a) el

genero, por ejemplo, la incidencia de DM es mas elevada en mujeres que en hombres con una

tasa casi de 2:1 (Ayuso-Mateos et al., 2001; Fava y Kendler 2000); b) estrés crónico que

pueden ocurrir incluso desde la infancia.

9

I. Cambios anatómicos y bioquímicos en el cerebro de individuos con

Depresión Mayor.

Antes del advenimiento de las técnicas de imagen que permiten analizar algunos

aspectos de la neuroanatomía y fisiología del cerebro in vivo, el análisis del cerebro

postmortem de individuos suicidas fue una de las fuentes primarias para el estudio de la

biología de la DM. Esto se basa en que la valoración retrospectiva de los suicidas indica que

mas del 50% padecía de múltiples episodios depresivos con un alto nivel de actitudes

disfuncionales, es decir, con sentimientos negativos sobre su persona, el mundo y el futuro.

Tanto los estudios postmortem como de imágenes del cerebro vivo se han enfocado

sobre la corteza prefrontal (CPF) y el hipocampo, ya que se considera que ambas estructuras

tienen un papel relevante en la fisiopatología de la DM. La CPF constituye la cúspide de la

evolución de la corteza cerebral pues en ella se regula el comportamiento emocional y

motivacional (CPF orbitomedial) y también se organiza la memoria de trabajo, el lenguaje y el

razonamiento (CPF dorsolateral). De acuerdo con el mapa citoarquitectónico de Brodmann, la

CPF comprende las áreas 8-13, 24, 32, 46 y 47.

¿Que sabemos acerca de los cambios anatómicos que tiene el cerebro de individuos

con DM? En un estudio postmortem realizado en el área 24 de la CPF de 4 individuos que

padecían una forma familiar de DM y de 5 individuos sanos, se encontró una reducción del

48% en la densidad de células gliales en los individuos con DM, pero sin cambios

significativos en su densidad neuronal (Öngür, Drevets y Price, 1998). En este mismo estudio

se analizaron 4 cerebros de suicidas con depresión bipolar y 11 con esquizofrenia,

encontrándose una reducción de la densidad glial del 36 % en el primer grupo y sin cambios

significativos en el segundo. Un resultado similar se reportó en el área 9, donde también se

analizó tanto la densidad neuronal como glial y se encontró que los cerebros de individuos con

DM tienen una menor densidad glial, ya sea si esta se contabiliza en todas las capas de la

corteza (23%) o solo la capa 5 (30%) (Cotter, Mackay, Chana, Beasley, Landau y Everall,

2002). Un análisis detallado de dicho estudio indica que la reducción en la densidad de la glía

no necesariamente se traduce de manera proporcional en cambios en la población neuronal. En

concordancia con los anteriores estudios postmortem, se encuentra el hallazgo obtenido con la

técnica de tomografía de emisión de positrones (PET), la cual muestra una reducción del 12%

10

del metabolismo de la glucosa en el área 24, tanto en los pacientes con trastorno bipolar como

en aquellos que padecen una forma familiar de DM (Drevets, Price, Simpson, Todd, Reich,

Vannier y Raichle, 1997). Imágenes de resonancia magnética (MRI) indican que la

disminución en la actividad cerebral se debe, en parte, a una reducción del volumen cortical, el

cual es del 48% en los individuos con DM (Drevets et al., 1997). Con respecto a la estructura

del hipocampo, el cambio mejor documentado con la técnica de MRI se refiere a una

reducción de su volumen. Este efecto es entre el 10 y 17% (hipocampo izquierdo) en pacientes

con múltiples episodios de DM, pero no en aquellos individuos jóvenes con su primer episodio

(MacMaster y Kusumakar 2004; MacQueen et al., 2003; Sheline, Sanghavi, Mintun y Gado,

1999). No obstante, persiste cierta controversia sobre si la reducción del volumen afecta solo

al hipocampo izquierdo o a ambos.

En relación a los cambios en la bioquímica del cerebro, el análisis se ha enfocado en

medir la densidad de los receptores a la NA y 5-HT, tanto in vivo como postmortem, y

compararla con los valores de individuos control (pareados generalmente por edad). Los

hallazgos más consistentes pertenecen a los receptores α2-adrenérgico y 5-HT1A. Dos estudios

postmortem, uno empleando la técnica de inmunoblot y el otro midiendo la unión del GTPγS

estimulada por el agonista UK14304, reportan un aumento del 40% en la densidad del receptor

α2-adrenérgico en la área 9 de la CPF (González-Maeso, Rodríguez –Puertas, Meana, Gárcia-

Sevilla y Guimon, 2002; García–Sevilla, Escriba, Ozaita, La Harpe, Walter Eytan y Guimon,

1999). Sin embargo, otro estudio postmortem realizado con autoradiografía en el área 10 y el

hipocampo, no se observan cambios en la densidad de este receptor, ni tampoco del β1- o β2-

adrenérgico (Klimek et al., 1999).

La técnica de PET combinada con ligandos específicos marcados radiactivamente es

una forma de estimar in vivo la densidad de receptores (en donde el potencial de unión medido

con PET es ∼ Bmax/Kd, suponiendo que Kd no se modifica en el trastorno mental). De esta

forma se reporta de manera muy consistente una reducción en la densidad del receptor 5-HT1A

en pacientes con DM. Este efecto se observa tanto en los núcleos del Raphe dorsal y medio, en

donde actúa como autoreceptor (Bhagwagar, Rabiner, Sargent, Grasby y Cowen, 2004;

Arango et al., 2001; Drevets et al., 1999), como también postsinápticamente en la CPF y el

hipocampo (Sargent et al., 2000), hallazgo confirmado con la técnica de hibridación in situ

(López-Figueroa et al., 2004). Las neuronas corticales de la CPF expresan de manera

11

abundante los receptores 5-HT2A, los cuales se localizan preferentemente en la dendrita apical,

mientras que los 5-HT1A se encuentran en el soma y dendritas basales. No obstante que ambos

tipos de receptor coexisten en la CPF, no hay certeza si en la DM se modifica la densidad de

los 5-HT2A. Es decir, se han reportado los tres escenarios posibles, como son: a) aumento del

receptor 5-HT2A en el área 8 y 9 de Brodman e hipocampo según estudios realizados por PET,

RT-PCR y Western blot (Meyer et al., 2003; Pandey et al., 2002); b) reducción de este

receptor en la CPF por PET (Yatham et al. 2000) y; c) no hay cambio en la densidad de

receptores en el área 10 del hipocampo por autoradiografía (Stockmeier, Dilley, Shapiro,

Overhosler, Thompson y Meltzer, 1997) en la CPF (Meltzer et al., 1999) y en área 9 y 10

(Meyer et al., 1999). Esta inconsistencia se aprecia incluso en los resultados de un mismo

laboratorio (Meyer et al., 1999; Meyer et al., 2003) usando la misma técnica (PET),

explorando la misma área (9) de la CPF y lo único que varía es la muestra de pacientes con

DM (pero en ambas muestras la edad promedio es similar y la mayoría de pacientes no

tomaban antidepresivos al momento del estudio).

Con la notable excepción de los receptores 5-HT3, el resto de los receptores a la 5-HT

así como los receptores a la NA, todos ellos se acoplan a las proteínas G heterotriméricas

(Gαβγ) para estimular sendas cascadas bioquímicas de señalización intracelular. Así por

ejemplo, los receptores 5-HT2A comúnmente se acoplan a la familia Gαq de las proteínas G

para estimular el metabolismo de los fosfoinosítidos. Por su parte, los 5-HT1A generalmente se

acoplan a la familia Gαi para inhibir el metabolismo del adenosin monofosfato cíclico

(AMPc). De manera similar los receptores α2-adrenérgicos se acoplan a miembros de la

familia Gαi e inhiben los canales de calcio, disminuyendo la entrada de Ca2+ en las terminales

presinápticas y con ello reduce la liberación de NA. Dado el papel central de las proteínas G

en las acciones celulares de la NA y 5-HT, diversos estudios en el cerebro postmortem de

suicidas se han avocado a explorar si la densidad de las proteínas G se encuentra alterada en la

DM. El escenario no es del todo claro aunque cierta tendencia puede apreciarse (Tabla 1). Por

ejemplo, empleando las técnicas de immunoblot o western blot para medir la densidad de

Gαq/11 en el área 8 o 9 de la CPF o en la corteza occipital, no se han detectado alteraciones en

la densidad de este tipo de subunidad (Hsiung, Adlersberg, Arango, Mann, Tamir, y Liu, 2003;

Dwivedi, Rivazi, Conley, Roberts, Tamminga y Pandey, 2002a; García-Sevilla et al., 1999;

Pacheco, Stockmeier, Meltzer, Overholser, Dilley y Jope, 1996) o bien de las subunidades Gβ

12

o Gγ (Dwivedi et al., 2002a; Young et al., 1993). Con respecto a la subunidad Gαs se ha

reportado un incremento del 36% al 68% respecto al nivel observado en cerebros postmortem

de individuos cuya causa de muerte fue distinta al suicidio (Young et al., 1993; Pacheco et al.,

1996). Este aumento en la expresión de Gαs se debe a la variante corta Gαs-s y el efecto se

manifiesta tanto en la proteína como en su mRNA (Dwivedi et al., 2002a). El aumento en la

densidad de Gαs esta localizado en las áreas 8/9 de la CPF, ya que no se aprecia en la corteza

occipital o temporal (Hsiung et al., 2003; Dowlatshahi, MacQueen, Wang, Reiach, y Young,

1999) ni tampoco en estructuras subcorticales como el hipocampo o el tálamo (Young et al.,

1993). El aparente aumento en la densidad de Gαs sugiere un incremento del AMPc. Sin

embargo, contrario a lo esperado sobre el flujo de información en esta cascada de señalización,

los estudios postmortem indican una reducción tanto en la actividad de la adenililciclasa (AC)

(43%) como de la proteína cinasa A (47%) (Hsiung et al., 2003; Dwivedi, Agrawal, Razavi y

Pandey, 2002b).

De los miembros de la familia Gαi, Gαo es la más abundante en el cerebro, sin

embargo, dos estudios reportan que su densidad no se modifica en la CPF (Young et al., 1993;

Pacheco et al., 1996), no obstante, recientemente se ha reportado una reducción del 45% tanto

en la proteína como en su mRNA (Dwivedi et al., 2002a). Por otra parte, un anticuerpo contra

un epítope común a Gαi1 y Gαi2, ha revelado que la densidad de Gαi1/2 se reduce en 21-39%

en el cerebro de suicidas con DM (Dwivedi et al., 2002a; Pacheco et al., 1996). Sin embargo,

otro estudio realizado en las mismas áreas de la CPF (8 y 9) reporta un aumento en Gαi1/2 del

63% (García-Sevilla et al., 1999), lo cual impide alcanzar alguna conclusión al respecto.

Dicho aumento de Gαi1/2 observado en tejido cerebral postmortem también se ha reportado in

vivo, particularmente en las plaquetas de pacientes con DM sin tratamiento con antidepresivos

(AD) e interesantemente esta condición es revertida por la prescripción de dichos fármacos a

los mismos pacientes (García-Sevilla et al., 1997).

En resumen, en la DM se reporta de manera consistente, los siguientes cambios en la

bioquímica y citoarquitectura del cerebro: a) aumento en la densidad del receptor α2-

adrenérgico en la área 9 de la CPF; b) reducción en la densidad del receptor 5-HT1A tanto en

los núcleos del Raphe dorsal y medio como en la CPF y el hipocampo; c) aumento en la

expresión de Gαs en las áreas 8 y 9 de la CPF y; d) disminución del volumen cortical

prefrontal y del hipocampo, en su mayor parte debido a reducción de la glía. Es pertinente

13

mencionar que una de las principales limitantes de los estudios postmortem realizados en

individuos suicidas con DM, consiste en que la muestra de análisis frecuentemente incluye a

individuos que ante mortem recibieron tratamiento con antidepresivos. Es decir, queda la

incertidumbre sobre si los cambios bioquímicos observados en el cerebro postmortem se

deben al tratamiento con antidepresivos o si estos son una manifestación íntimamente ligada a

la DM.

Tabla 1. Cambios en la expresión de las proteínas G, concurrentes a la DM. Autor Muestra

(DM/total) Área SNC Técnica Receptores/ proteínas G/cinasas

Garcia-Sevilla et al., 1999

17/34 6/17

9 inmunoblot ↑ 40% α2-NA, ↑ 63 % Gαi1/2, ↑ 32 % GRK2. ↑ 35% α2-NA, ↑ 52 % Gαi1/2, ↑ 23% GRK2 Gαq/11 SC

Dwivedi et al., 2002 (b)

11/43 8/9 Wetren blot RT-PCR

↑ 60% Gαs-s, ↓ 39% Gαi2, ↓ 45% Gαo ↑ 46% Gαs-s, ↓ 48% Gαi2 , ↓ 43% Gαo Gαs-L, Gαi1, Gαq/11, Gβ, Gγ SC

Dwivwdi etal, 2002 (a)

11/17 9 Unión [3H]AMPc Actividad PKA

↓ 49% Bmax mem, ↓ 43% Bmax cito; Kd SC ↓ 47% membrana y citoplasma

Hsiung et al., 2003

5DM 1BD

Corteza occipital (17,18 y 19)

Westren blot Unión GTPγS Actividad AC

Gαs, Gαi2, Gαq/11 SC en DM y BD ↓ 44% unión-GTPγS por 8-OH-DPAT ↓ 43% AMPc por 8-OH-DPTA

Pacheco et al., 1996

Suicidas con DM 8/9 ↑ 68% Gαs, ↓ 21% Gαi2 Gαo, Gαi, Gαq/11, PLCβ, PKCα, SC

Young et al., 1993

10BD Corteza Inmunoblot ↑ 36% Gαs (no en hipocampo y tálamo) Gαo, Gβ SC

Dowlastshahi et al., 1999

15 DM 15 BD

Corteza temporal 20/21 y 18 occipital

Inmunoblot Gαs-s, Gαs-L, Gαi SC en MD y BD

Garcia-Sevilla., 1997

22 si AD Plaquetas Inmunoblot ↑ 41% Gαi2, ↓ 25% Gαi3, TCA revierte el aumento. Gαs, Gαq/11, Gβ SC

14

II. La hipótesis monoaminérgica de la DM.

En la actualidad se han propuesto dos hipótesis neurobiológicas de la DM: las hipótesis

monoaminérgica y neurotrófica. Estas no son excluyentes, sin embargo, para fines de su

presentación se desarrollan y discuten por separado.

Los primeros indicios acerca del papel de las monoaminas 5-HT y NA en la génesis de

la DM se deben, en parte, a hallazgos fortuitos. A mediados del siglo pasado se introdujo el

primer fármaco antidepresivo, la ipronazida. Esta droga fue utilizada en un primer momento

para el tratamiento de la tuberculosis, sin embargo se observó que el fármaco mejoraba el

estado de ánimo de las personas y en estudios posteriores en pacientes con DM se demostró su

efecto antidepresivo (Snyder, 1996). Simultáneamente se encontró que el antihistamínico con

estructura tricíclica imipramina también tenía propiedades antidepresivas. Posteriormente se

demostró que estos fármacos incrementan las concentraciones extracelulares de 5-HT y NA, a

través del bloqueo de su recaptura en las terminales sinápticas (Nestler et al., 2001; Snyder,

1996). Esta observación central constituyó la base experimental de dos hipótesis íntimamente

relacionadas: se postuló que el bloqueo de la recaptura de 5-HT y NA es el mecanismo celular

primario que subyace a las propiedades terapéuticas de los fármacos antidepresivos; en

consecuencia se planteó que la DM se debe a la disfunción de la neurotransmisión

noradrenérgica y/o serotoninérgica en el cerebro (Castrén, 2005; Snyder, 1996; Bryson, 1971).

Para apreciar cómo la disfunción de la transmisión sináptica por la 5-HT y NA puede

traducirse en la génesis de la DM, es conveniente revisar brevemente la biosíntesis y

degradación de estos dos neurotransmisores, así como sus núcleos neuronales y sus

respectivas proyecciones en el Sistema Nervioso Central (SNC).

Metabolismo de la noradrenalina.

La dopamina (DA), la NA y la adrenalina pertenecen al grupo de las catecolaminas;

este nombre se deriva porque su estructura química incluye un grupo catecol y un grupo

amino. En la figura 1 se muestra el esquema de la síntesis de estos neurotransmisores.

Como se observa en la figura 1 el aminoácido tirosina es el precursor de las

catecolaminas, siendo la primera reacción catalizada por la enzima tirosino hidroxilasa, el co-

15

factor tetrahidrobiopterina y oxigeno, para convertirla en 3,4-dihidroxi-L-fenilalanina (L-

DOPA), que por medio de la L-amino ácido aromático descarboxilasa (AADC o DOPA

descarboxilasa) y el fosfato de pirodoxal, la L-DOPA es convertida en dopamina, siendo este

el paso final en aquellas neuronas que utilizan esta molécula como neurotransmisor. En

cambio, en las neuronas que liberan a la NA como neurotransmisor, contienen la enzima

dopamina β-hidroxilasa (DBH) que junto con el ácido ascórbico como cofactor, convierte la

DA en NA (esta reacción ocurre dentro de la vesículas sinápticas).

Figura 1. Biosíntesis de las catecolaminas.

Modificado de Goridis y Rohrer, Nat Rev

Neurosci 2002.

16

La entrada de las catecolaminas a las vesículas sinápticas es por medio de un

transportador vesicular de monoaminas (VMAT), el cual emplea como fuente de energía el

gradiente de H+ generado por una bomba de protones, es decir, el mecanismo de

almacenamiento depende indirectamente de la hidrólisis del ATP y el magnesio. Los distintos

tipos de VMAT son inhibidos por la reserpina, un fármaco con efectos clínicos pro-

depresivos.

El catabolismo de la NA se lleva acabo por dos enzimas, la MAO y la COMT.

Recordemos que los genes que codifican a estas enzimas se le atribuye estar fuertemente

ligados a la DM de tipo familiar (Craddock et al., 2005). La MAO se encuentra en la

membrana externa de las mitocondrias y retira el grupo amino de la NA por oxidación

(utilizando el dinucleótido flavina-adenina como cofactor), convirtiéndola en aldehídos, estos

últimos a su vez son convertidos en ácidos por la enzima aldehído deshidrogenasa, o en

glicoles por la aldehído reductasa. Por su parte la COMT es una enzima que se encuentra cerca

de la hendidura sináptica y transfiere un grupo metilo del co-substrato S-adenosilmetionina al

grupo 3-hidroxilo de la NA. Pese a que la NA puede ser catabolizada en la hendidura

sináptica, su inactivación funcional es primeramente determinada por su recaptura en la

terminal sináptica.

La recaptura de DA y NA está mediada por proteínas transportadoras localizadas en la

membrana presináptica. Su recaptura es dependiente de energía, saturable y requiere del

cotransporte de sodio y cloro. En el humano el transportador para la NA es un péptido de 617

amino ácidos con 12 dominios transmembranales, los segmentos amino (N) y carboxilo (C)

terminal se encuentran en el lado intracelular. Tiene tres sitios de glicosilación en la asa

extracelular entre el segmento 3 y 4, un sitio de fosforilación en la región N, dos en la asa

intracelular entre los segmentos 4 y 5, y otros dos en C terminal. Estos sitios de fosforilación

podrían ser utilizados para transmitir las demandas de aumento o disminución en la

disponibilidad del neurotransmisor (Blakely, De Felice y Hartzell, 1994). Un esquema del

transportador se muestra en la figura 2. Algunos antidepresivos tricíclicos (TCAs) como la

imipramina y la amitriptilina bloquean tanto al transportador de la NA como al de la 5-HT y

otros como la desipramina inhiben selectivamente la recaptura de NA.

17

Ψ- sitios de glicosilación

s-s potenciales puentes disulfuro

intermoleculares. (P) sitios potenciales de fosforilación.

Figura 2. Estructura secundaria y topología del transportador a la NA. Modificado de Blakely et al., J Exp Biol

1994.

Metabolismo de la serotonina.

La 5-HT es sintetizada a partir del aminoácido L-triptofano, el cual es transportado

activamente al cerebro a través de la barrera hematoencefálica. Las neuronas serotoninérgicas

contienen la enzima L-triptofano-5-monoxigenasa (triptofano hidroxilasa) la cual, junto con el

cofactor tetrahidrobiopterina y el oxígeno, convierte el triptofano en 5-hidroxitriptofano

(5HTP). El 5HTP es descarboxilado y convertido en 5-HT por la DOPA-descarboxilasa,

misma enzima empleada en la síntesis de DA (figura 3).

La 5-HT es almacenada en vesículas por un VMAT sensible a la reserpina y su

liberación es, al igual que la DA o NA, disparada por la entrada de Ca2+ a la terminal

presináptica. En el espacio sináptico la 5-HT es recapturada a la terminal por un transportador

presináptico específico de la 5-HT (SERT). Fármacos que selectivamente inhiben al SERT son

los antidepresivos genéricamente llamados SSRIs e incluyen a la fluoxetina, fluvoxamina y el

citalopram. También drogas psicoactivas como la cocaína y las anfetaminas inhiben al SERT

(Nestler et al., 2001).

18

Figura 3. Biosíntesis y catabolismo de la 5-HT. La síntesis

de este neurotransmisor se lleva a cabo en núcleos

neuronales específicos, es convertido por la monoamino

oxidasa y aldehído deshidrogenasa, en ácido 5-

hidroxindoleacético (5-HIAA). En la glándula pineal la 5-

HT es convertida en melatonina. Modificado de Fazer A y

Hensler J, Basic Neurochemistry, Molecular, Cellular, and

Medical Aspects. 1999.

Receptores a la NA y 5-HT y sus cascadas de señalización.

Una vez revisado el metabolismo de la NA y 5-HT es pertinente recordar la naturaleza

de sus receptores así como sus principales cascadas bioquímicas de señalización. Con la

excepción de los receptores 5-HT3, el resto de los receptores a la 5-HT así como los receptores

a la NA, todos ellos se acoplan a las proteínas G heterotriméricas.

Los receptores adrenérgicos se subdividen en dos categorías, α y β, y ambas categorías

cuentan con subtipos de receptores (figura 4). Los α-AR se subdividen en 1 y 2, dentro de los

cuales existen diferentes subtipos: α-1A/B/D y α-2A/B/C. Los subtipos α-1A/B/D comúnmente se

acoplan a la proteína Gq/11, mediante la cual estimulan el metabolismo de los fosfoinosítidos.

Por su parte, los subtipos α-2A/B/C se acoplan a la proteína Gi/o, produciendo una inhibición de

la AC y por ende una disminución del AMPc. Además, los receptores α-2 regularmente

19

(-)

funcionan como autoreceptores, ya que pueden expresarse tanto en el cuerpo celular como en

las terminales sinápticas. Cuando se estimulan estos receptores, se reduce la tasa de disparo de

la neurona o bien en la presinapsis se reduce la liberación del neurotransmisor (Nestler et al.,

2001). Finalmente, los receptores β-adrenérgicos (β-1/2/3) se acoplan a la proteína Gs, la cual

estimula a la AC para elevar el nivel del AMPc celular.

(-) (+)

Figura 4. Principales vías de señalización mediadas por los receptores adrenérgicos, obsérvese que dependiendo

del receptor estimulado la respuesta celular varía, por ejemplo, los receptores α-2 inhiben canales de Ca y

estimulan canales de K+, el papel de estos dos canales en la terminal sináptica se menciona en el texto. Tomado

de Nestler et al., Molecular Neuropharmacology. 2001; Fazer y Hensler, Basic Neurochemistry, Molecular,

Cellular, and Medical Aspects. 1999.

Los receptores a la 5-HT son más diversos ya que actualmente se conocen 7 subtipos,

algunos con distintas isoformas. De acuerdo a su preferencia de acople se pueden agrupar en:

(+)(+)

IP3, DAG, Ca+2

Respuesta celular

Canal de calcio

(-)

(-)

AMPc

(+)

Canal de potasio

20

Triptofano

Ttriptofanohidroxilasa

5-HT

Canales iónicos

Transportador de 5-HT

Respuesta celular

Célula presináptica

Célula postsináptica

Triptofano

Ttriptofanohidroxilasa

5-HT

Canales iónicos

Transportador de 5-HT

Respuesta celular

Célula presináptica

Célula postsináptica

a) aquellos que se acoplan a la proteína Go/i, son los 5-HT1A/B/D/F y los 5-HT5A/B; b) los

receptores que se acoplan a la proteína Gq/11 son 5-HT2A/B/C y; c) los que se acopan a la

proteína Gs son los 5-HT4, 5-HT6 y 5-HT7 (Figura 5).

Figura 5. Esquema de las vías de

señalización por receptores 5-HT.

Modificado de Nestler et al.,

Molecular Neuropharmacology.

2001.

Principales proyecciones monoaminérgicas y su función en el SNC.

En el cerebro la NA es sintetizada en núcleos muy específicos localizados en el tallo

cerebral, de los cuales el locus ceruleus (LC) es el principal y contiene más del 50% de las

neuronas noradrenérgicas del cerebro. Los axones de estas neuronas terminan en el cerebelo,

la medula espinal, el hipocampo, el tálamo y generan una inervación rica y extensa de la

corteza cerebral (figura 6). Otros núcleos noradrenérgicos se localizan en las áreas A1, A2, A5

y A7 del tallo cerebral y sus proyecciones son fundamentalmente hacia la médula espinal y

menos extensas que las del LC (Nestler et al., 2001; Kuhar, Couceyro y Lambert, 1999).

21

Figura 6. Principales núcleos noradrenérgicos y sus proyecciones en el cerebro humano. Modificado de Nestler et

al., Molecular Neuropharmacology. 2001.

La 5-HT es sintetizada en varios núcleos y en general se agrupan en un cúmulo rostral

y otro caudal (figura 7). Los núcleos rostrales incluyen el núcleo linearis, Raphe dorsal, Raphe

medial y Raphe pontino, siendo este el de mayor tamaño. Los núcleos caudales incluyen el

Raphe magnus, el Raphe pálido y el Raphe obscuris. Las neuronas del cúmulo ventral tienen

prolongaciones que terminan dentro del mismo tallo cerebral, el cerebelo y la médula espinal.

Como en el caso de las neuronas noradrenérgicas del LC, las neuronas del Raphe pontino,

medial y dorsal generan una inervación rica y difusa de la corteza cerebral, pero también del

tálamo, hipotálamo y regiones límbicas (Nestler et al., 2001).

22

Figura 7. Núcleos serotononérgicos y sus principales proyecciones en el SNC. Modificado de Nestler et al.,

Molecular Neuropharmacology. 2001.

Las proyecciones del LC y del cúmulo rostral del Raphe están implicadas en diferentes

funciones cerebrales incluyendo la activación de la corteza cerebral durante la vigilia y la

regulación del ciclo vigilia-sueño. Las neuronas del LC y del cúmulo rostral del Raphe son

células marcapaso cuya frecuencia de disparo aumenta en el estado de vigila, pero

notablemente se reduce al entrar en las primeras etapas del sueño, siendo ésta prácticamente

nula durante el sueño de movimientos oculares rápidos (REM) (Hobson y Pace-Schott, 2003).

Esto significa que durante el estado de vigilia, cuando la entidad mente-cerebro procesa y

responde preferentemente a información de la realidad externa, la corteza cerebral, incluyendo

la CPF, recibe periódicamente pulsos de NA y 5-HT permitiendo su activación. En la ausencia

de esta continua actividad pulsátil monoaminérgica la corteza tiende a entrar en un estado

oscilatorio que se traduce en pérdida de la conciencia (Steriade, 2000). Aunado a su papel de

activador de la corteza cerebral cuando estamos despiertos, las neuronas del LC y del cúmulo

rostral del Raphe ejercen una fuerte influencia inhibitoria sobre el generador del sueño REM.

Dicho generador está formado por las neuronas colinérgicas (neuronas REM-on) que

23

constituyen los núcleos pedunculopontino tegmental y laterodorsal tegmental, en su conjunto

conocidos como el tegmento pontino (Hobson y Pace-Schott, 2003). Las neuronas del

tegmento pontino responden a estímulos externos, sin embargo, debido a su inhibición

monoaminérgica tienden a permanecer silentes en el estado de vigilia. Así entonces, cuando

desaparece esta fuerte influencia inhibitoria sobre el tegmento pontino se genera el sueño

REM, un estado donde la entidad mente-cerebro procesa información intrínseca, es decir,

donde ocurre una representación interna del mundo externo, aún cuando la compuerta (ej. el

tálamo) que conecta al cerebro con la realidad externa se encuentra cerrada y en donde la

corteza cerebral es reactivada por la inervación colinérgica proveniente del tallo cerebral y los

ganglios basales (Hobson y Pace-Schott, 2003).

En resumen, durante la vigilia la corteza cerebral requiere ser activada

preponderantemente por pulsaciones de NA y 5-HT y, cuando se presenta un nuevo estímulo,

en menor grado por acetilcolina (ACh). Sin embargo al iniciarse el sueño REM hay un

corrimiento hacia una modulación enteramente colinérgica de la corteza cerebral (Hobson y

Pace-Schott, 2003). Las neuronas del LC, del cúmulo rostral del Raphe y del tegmento pontino

colinérgico forman parte, junto con la vía dopaminérgica mesolímbico-cortical, del sistema

reticular activador ascendente o ARAS (Parvizi y Damasio, 2001). Es importante señalar que

el ARAS es una de las vías principales para el acceso de la información sensorial y tiene una

profunda importancia en un gran número de funciones cognoscitivas que se interrelacionan,

estas incluyen: el estado de ánimo, motivación, atención, aprendizaje y memoria.

III. Evidencia a favor de la hipótesis monoaminérgica.

La hipótesis monoaminérgica se sustenta en los siguientes hallazgos farmacológicos

(Snyder, 1996): a) comparado con individuos sanos, los niveles de los metabolitos de la NA y

5-HT son menores en los pacientes con DM, tanto en plasma sanguíneo como en el líquido

cerebroespinal; b) el bloqueador de las VMAT (ver figura 4), reserpina, reduce los niveles

cerebrales de 5-HT y NA y en humanos produce un estado depresivo; c) los inhibidores de la

MAO tienen propiedades antidepresivas; d) los bloqueadores de la recaptura de NA y/o 5-HT

(TCAs, SSRIs, NRIs) tienen propiedades antidepresivas.

24

Una prueba directa de la hipótesis monoaminérgica se ha llevado a cabo mediante la

depleción de los niveles cerebrales de los precursores de la 5-HT o NA, en pacientes que han

respondido positivamente al tratamiento con fármacos antidepresivos. El supuesto de esta

prueba es que si los antidepresivos provocan un proceso paulatino de adaptación neuronal que

conduce a un aumento de la transmisión monoaminérgica, entonces la depleción aguda del

precursor de la 5-HT (el aminoácido triptofano, Trp) o de la NA (Tyr o la inhibición de la

tirosina hidroxilasa) debe remitir la sintomatología depresiva. En humanos la depleción del

Trp es mas fácil de llevar a cabo porque este es un aminoácido que debe ser administrado de

fuentes externas de alimento. El protocolo consiste en administrar una carga de aminoácidos

neutros (Val, Leu, Phe etc.), pero no Trp, con el fin de: a) estimular la síntesis de proteínas por

el hígado y con ello se consuma el Trp plasmático y; b) los aminoácidos neutros compitan con

el Trp en la barrera hematoencefálica para evitar su transporte al cerebro. De esta manera, el

nivel de Trp en el liquido cerebroespinal se reduce 80-90% en 7-10 hrs. y entre 12-14 hrs. se

reduce el nivel del metabolito primario de la 5-HT, el 5-HIAA (Figura 3) (Bell, Abrams y

Nutt, 2001). Los estudios reportados, los cuales se resumen en la tabla 2, son consistentes con

el efecto esperado por la depleción del Trp, es decir, en un porcentaje significativo ocurre la

recaída al estado depresivo y cuyas características son frecuentemente similares a las

originalmente presentadas antes del tratamiento con antidepresivos (Bell et al., 2001). En la

tabla 2 nótese que en el estudio en donde los pacientes respondieron con cualquiera de los

antidepresivos empleados incluyendo inhibidores de la MAO, SSRIs, TCAs, el 66% (14 de

21) volvió a presentar la sintomatología depresiva. En otro grupo de 20 pacientes tratados con

el SSRI citalopram, de los cuales 12 fueron sometidos a la prueba de depleción del Trp, el

41% presentó recaída (5 de 12), en cambio, ninguno de los pacientes del grupo no sujeto (8) a

la prueba del Trp presentó de nuevo depresión. En concordancia con lo anterior otro grupo

tratado con SSRIs, el 33% presentó recaída. Finalmente, en otro estudio en donde 15 pacientes

fueron tratados con el SSRI fluoxetina y otros 15 con el inhibidor selectivo de la recaptura de

la NA, desipramina, en el primer grupo 8 pacientes presentaron recaída (53%) mientras que en

el segundo sólo uno (7%) recayó después de la prueba de depleción del Trp. De manera

análoga en otro estudio donde se utilizó el protocolo de depleción de catecolaminas (con un

inhibidor de la tirosino hidroxilasa, ver figura 1), se encontró que la tasa de recaída es ahora

mayor en aquellos pacientes tratados con inhibidores selectivos de la recaptura de NA,

25

comparado con un grupo tratado con SSRIs (Miller, Delgado, Salomón, Heninger y Charney,

1996).

Tabla 2. Efecto de la depleción de Trp en sujetos DM y normales.

Conducta presente Sujetos (hombres, mujeres) Resultados Referencias

43 (21,22) Sin efecto Delgado et al., 1994

22 (16,6) Sin efecto Price et al., 1997

Depresión no tratada

38 (17,21) Sin efecto Price et al., 1998 21 (8,13) (SSRs, TCAs, MAOIs) 14/21 recayeron Delgado et al.,

1990 20 (11,9) (citalopram), 8 control, 12 depleción Trp.

5/12 recayeron

Áberg-Wistedt et al., 1998

21 (11, 10) (SSRIs) 7/21 recayeron Bremner et al., 1997

15 (9, 6) (Desipramina) 1/15 recayeron

Pacientes en remisión

15 (9,6) Fluoxetina 8/15 recayeron Delgado et al., 1999

15 mujeres 10/15 recayeron Smith et al., 1997 14 (5, 9) Sin conducta

depresiva Leyton et al., 1997

12 (4, 8) Conducta depresiva

En remisión sin medicamento

12 controles (4, 8) Sin conducta depresiva

Moreno et al., 1999

Es de esperarse en los anteriores estudios que el porcentaje de remisión no sea del

100% ya que muy probablemente tanto la etiología de la depresión como su reversión por los

antidepresivos es multifactorial, con componentes que actúan tanto a corto como a largo plazo.

El consenso actual es que la DM, lejos de tener su origen en un solo sistema neuroquímico y

en un área especifica del cerebro, refleja una disfunción a nivel sistémico que involucra

distintos circuitos neuronales que operan de manera integrada a nivel cortical, subcortical y

límbico, e incluyendo sus respectivos sistemas neuroquímicos y mediadores moleculares. En

este contexto también es razonable esperar que el protocolo de depleción de Trp aplicado a

individuos sanos no tenga efectos en su estado emocional (Tabla 2), sugiriendo que el

desarrollo de la sintomatología depresiva tiene un componente tardío, probablemente

evidenciado por los cambios en la densidad neuronal y glial que manifiestan tanto la CPF

como el hipocampo de los pacientes depresivos (ver apartado I). Alternativamente, los efectos

cognoscitivos de la disfunción de la neurotransmisión serotoninérgica en los individuos

26

Nivel de imipramina en sangre

Tiempo en días

Uni

dade

s ar

bitr

aria

s

Mejora de los síntomas

Nivel de imipramina en sangre

Tiempo en días

Uni

dade

s ar

bitr

aria

s

Mejora de los síntomas

emocionalmente sanos pero sometidos al protocolo de depleción de Trp, son atenuados en la

CPF y/o el hipocampo por la inervación dopaminérgica y colinérgica que también forman

parte del ARAS (ver apartado anterior).

IV. El enigma sobre el desfase entre el efecto farmacológico sináptico y

terapéutico de los fármacos antidepresivos.

No obstante que la disfunción de la transmisión monoaminérgica parece tener un papel

relevante en la génesis de la DM, no es convincente que el aumento en los niveles de 5-HT y

NA inducido por los fármacos antidepresivos sea su mecanismo primario de acción

terapéutica. Esto se basa en el hecho de que el efecto farmacológico de los antidepresivos

sucede en el lapso de horas mientras que su acción terapéutica ocurre 2-4 semanas después

(figura 8) (Castrén, 2005; Holsboer, 2000; Snyder, 1996). El consenso actual es que el

aumento de la concentración sináptica de 5-HT y NA, es sólo la primera etapa de una cascada

de eventos que conducen a cambios adaptativos en las neuronas, los cuales eventualmente se

traducen en mejoría de los síntomas depresivos. Alternativamente es posible que los fármacos

antidepresivos interaccionen con otras proteínas, hasta ahora no identificadas, además de su

probada acción inhibitoria sobre los transportadores presinápticos de la 5-HT y NA. El

abordaje sobre las acciones celulares de los antidepresivos se ha hecho en animales sujetos a

tratamiento crónico con concentraciones terapéuticas de estos fármacos. A continuación se

revisan los hallazgos sobre las otras acciones celulares y moleculares de los fármacos

antidepresivos.

Figura 8. Gráfico que muestra el defase

temporal entre los efectos farmacológico y

terapéutico de los antidepresivos

Modificado de Snyder, Drugs and the

brain. 1996.

27

V. Mecanismos de acción celular y molecular de los Fármacos

Antidepresivos

Cambios a nivel de receptores.

Uno de los efectos consistentemente reportado ser inducido por el tratamiento crónico

con antidepresivos es la regulación a la baja de los receptores β-adrenérgicos (Nestler et al.,

2001). Esta reducción en la densidad de receptores también se refleja en la menor capacidad

de los agonistas β-adrenérgicos para estimular la síntesis del AMPc (Donati y Rasenick,

2003). Aunque con menor reproducibilidad, también se ha reportado la regulación a la baja de

los receptores α2-adrenérgicos. Se postula que la menor densidad de receptores α2 y β-

adrenérgicos refleja una respuesta homeostática, disparada por el aumento en la concentración

sináptica de NA. Sin embargo, estos efectos no parecen ser el mecanismo que provoca sus

propiedades terapéuticas porque: a) los antagonistas de los receptores a la NA no tienen

efectos antidepresivos; b) algunos antidepresivos como el bupropion no inducen la regulación

a la baja de los receptores β-adrenérgicos; c) no es claro cómo el aumento en la concentración

sináptica de NA puede tener un impacto funcional si los antidepresivos también disparan la

regulación a la baja de los receptores postsinápticos β-adrenérgicos. Otro receptor que también

es regulado a la baja es el receptor 5-HT2A, sin embargo, es poco probable que este efecto

tenga que ver con la acción terapéutica de los antidepresivos porque otros fármacos que

también reducen la densidad de dichos receptores, no tienen acción antidepresiva (Nestler et

al., 2001).

Quizá el receptor a la 5-HT que parece estar implicado en las acciones terapéuticas de

los antidepresivos, en particular de los SSRIs, es el receptor 5-HT1A (Blier y de Montigny,

1994). Este receptor se expresa abundantemente en las neuronas del Raphe dorsal y medio, el

hipocampo, el hipotálamo y la CPF, sin embargo, es en el Raphe en donde consistentemente se

ha reportado que la administración crónica de antidepresivos desensibiliza a dicho receptor.

En las neuronas serotoninérgicas del Raphe el receptor 5-HT1A actúa como autoreceptor y su

estimulación causa una hiperpolarización debido a la apertura de canales de K+ tipo GIRK,

reduciendo así la frecuencia de disparo y por ende la liberación de 5-HT (Castro, Díaz, del

Olmo y Pazos, 2003). Por lo tanto la desensibilización del receptor 5-HT1A libera a las

28

neuronas del Raphe de su efecto auto-inhibitorio, siendo este mecanismo el que contribuiría al

aumento de la transmisión serotoninérgica en las distintas estructuras del telencéfalo inervadas

por estas neuronas. En concordancia con este mecanismo se conoce que la co-administración

de antagonistas del receptor 5-HT1A reduce la latencia del efecto terapéutico de los

antidepresivos (Celada, Puig, Amargos-Bosch, Adell y Artigas, 2004; Artigas, Romero, de

Montigny, y Blier, 1996).

La desensibilización del receptor 5-HT1A no se debe a un mecanismo de regulación a la

baja ya que, contrario a los receptores adrenérgicos, la administración crónica de

antidepresivos no altera la densidad de estos receptores en las distintas áreas donde esta

proteína se expresa con abundancia (Castro et al., 2003; Hensler et al., 2002; Pejchal, Foley,

Kosofsky, Waeber, 2002). La desensibilización tampoco se debe a cambios en la afinidad del

receptor por lo que se ha postulado que esta propiedad puede deberse a eventos subsecuentes a

la activación de receptor 5-HT1A, como sería su acople con las proteínas G (Li, Muma y van

de Kar, 1996). En efecto, recientemente se ha demostrado que el tratamiento por dos semanas

con el SSRI fluoxetina (10 mg/kg) reduce (> 40%) la unión de GTPγS estimulada por

agonistas selectivos del receptor 5-HT1A (Castro et al., 2003; Hensler, 2002; Pejchal et al.,

2002). Este efecto solo ocurre en el Raphe dorsal y medio pero no en el hipocampo o en la

substancia nigra e interesantemente no es inducido por el TCA amitriptilina (Hensler, 2002).

La desensibilización del receptor 5-HT1A también ocurre en el hipotálamo. La

estimulación de este receptor incrementa la secreción de la hormona adrenocorticotrófica

(ACTH) por la pituitaria anterior, y por ende se incrementa la síntesis y liberación de

corticoesterona (cortisol en humanos) siendo este efecto atenuado después del tratamiento por

3 semanas con fluoxetina (Li et al., 1996). Al igual que en las neuronas del Raphe, las

neuronas CA3 del hipocampo son inhibidas por la estimulación del receptor 5-HT1A, pero

contrario a lo que sucede en el Raphe, el tratamiento crónico con el TCA imipramina o el

SSRI paroxetina resulta en la sensibilización de este receptor, requiriendo ahora menos 5-HT

para reducir la frecuencia de disparo de las neuronas CA3 (Haddjeri, Blier y de Montigny,

1998).

29

Cambios a nivel de las proteínas G.

Como se mencionó en el anterior apartado, en el Raphe dorsal el SSRI fluoxetina

reduce (> 40%) la unión del GTPγS estimulada por agonistas selectivos del receptor 5-HT1A

(Castro et al., 2003; Hensler, 2002; Pejchal et al., 2002). Este hallazgo indica que el

tratamiento crónico con fluoxetina interfiere con la activación de las proteínas G, el cual puede

deberse a la disrupción de la interacción receptor-proteína G o bien a cambios en la densidad

de los miembros de la familia Gαi, a las cuales este receptor se acopla (Raymond, Mukhin,

Gettys y Garnovskaya, 1999). Se desconoce el tipo de proteína(s) G a la(s) cual(es) el receptor

5-HT1A específicamente se acopla, en aquellas áreas del cerebro donde se expresa con

abundancia (Raphe, hipotálamo, hipocampo, corteza frontal). Estudios de inmunoblot indican

que la administración crónica de fluoxetina provoca cambios locales en la densidad de ciertas

subunidades Gαi. Por ejemplo, en el hipotálamo hay una reducción del 38% de Gαi1, del 30%

de Gαi3 y del 27% de Gαz (Raap et al., 1999; Li et al., 1996). No obstante que no hay datos

sobre los cambios en la densidad de las subunidades Gαi en el Raphe dorsal, es posible que en

esta área del cerebro la desensibilización del receptor 5-HT1A se deba, en parte, a la reducción

en la densidad de algunos miembros de esta familia de proteínas G.

Estudios de inmunoblot o western-blot en otras áreas del cerebro apuntan a que el

tratamiento crónico con antidepresivos aparentemente no modifica la densidad de otros

miembros de las de las proteínas G. Al respecto, los hallazgos más consistentes son (Tabla 3):

a) en el hipotálamo, corteza frontal e hipocampo, la densidad de las subunidades Gαq, Gα11 y

Gαo no es alterada por los antidepresivos (Dwivedi y Pandey et al., 1997; Li, Muma, Battaglia

y Van de Kar, 1997); b) en la corteza no hay cambios en la densidad de Gαi1, Gαi2 por los

antidepresivos desipramina (Dwivedi y Pandey, 1997), amitriptilina (Emamghoreishi, Warsh,

Sibony y Li, 1996) o fluoxetina (Li et al., 1996); c) en la corteza e hipocampo no hay cambios

en la densidad de Gαs por los antidepresivos desipramina (Dwivedi y Pandey, 1997) o

amitriptilina (Emamghoreishi et al., 1996; Chen y Rasenick, 1995a).

30

Tabla 3. Cambios originados por la administración de AD sobre las proteínas G.

Autor Especie AD Área del SNC Técnica Receptor/proteína G/Cinasas

Dwivedi y Pandey, 1997

Rata Desiparmina 10mg/kg/2sem Fenelzina (MAOIs) LiCl

Corteza, hipocampo

Westren blot Gαs, Gαi1/2, Gq/11, SC Gαi1/2 ↑40%, Gαs, Gq/11 SC Gαi1/2 ↓45%, Gαs, Gq/11 SC

Chen y Rasenik, 1995

Rata Amitriptyline, desipramina 10mg/kg , 3 sem

Membranas del cerebro

Westren blot Gαs, Gαi, Gα, Gβ, SC ↑actividad AMPc

Donati y Chandrashekhar, 2001

Humano Desipramina o fluoxetina 10 μM, 3 días

Células glioma C6

Microscopia de fluorescencia confocal

Redistribución de las Gα de los proceso celulares al cuerpo celular (no fármacos anti-sicóticos, la localización de Gαo no afectada

Emamghoreishi et al, 1996

Rata Aminotriptilina, desipramina 12 mg/kg 3 sem

Membranas corteza

Inmunoblot blot Northen blot

Gαs, Gαi. Gβ, SC Gαs, Gαi, Gβ, SC

Li et al, 1997 Rata Fluoxetina 10mg/kg 2-3 sem

Corteza Hipotálamo Cerebro medio

Inmunoblot Gαi1 ↓35%, Gαi3 ↓30%; Gαi2, Gαo, SC Gαi1 ↓40%, Gαi3 ↓ 22%; Gαi2, Gαo, SC Gαi1, Gαi3, Gαi2, Gαo

Li et al, 1996 Rata Fluoxetina 10mg/kg 2 sem

Hipotálamo Corteza

Inmunoblot Gq/11 SC

Raap et al , 1997 Rata Fluoxetina 10mg/kg 2 sem

Hipotálamo Inmunoblot Gαz ↓ 27%, Gαi1 ↓ 38%; Gαi2, Gαi3, Gαo

Hensler, 2002 Rata Fluoxetina 10mg/kg 2 sem Aminotriptilina 10mg/kg

Rafe dorsal y medio Corteza

Unión de GTPγs por auto-radiografía

↓43% unión GTPγs por Fluoxetina (no tricíclicos), en el raphe dorsal; no cambios en la densidad se 5.-HT1A

SC: sin cambios

No obstante que la densidad de Gαs no parece ser modificada por los antidepresivos,

estudios del laboratorio de Rasenick sugieren que la señalización mediada por esta proteína G

es modificada a través de otros mecanismos (Donati y Rasenick, 2003). Empleando la línea

celular C6 (glioma de humano), la cual expresa los receptores β-adrenérgicos, encontraron que

la incubación por 5 días con los TCA desipramina o amitriptilina (5 µM) resulta en aumento

(71% respecto a su control) de la síntesis de AMPc estimulada por el análogo del GTP,

Gpp(NH)p (Chen y Rasenick, 1995b). Este hallazgo confirma lo observado en membranas de

la corteza cerebral, después de 21 días de tratamiento con antidepresivos (Ozawa y Rasenick,

31

1989). El aumento de la síntesis del AMPc no es mimetizado por la exposición crónica de la

línea C6 con el agonista β-adrenérgico, isoproterenol, ni por el tratamiento agudo (1 día) con

estos fármacos y tampoco se debe al aumento en la densidad de las subunidades Gα (Chen y

Rasenick, 1995b). Otro hallazgo sugiriendo que los antidepresivos actúan en una etapa

posterior al receptor consiste en que estos fármacos inducen la regulación a la baja de los

receptores β-adrenérgicos 2 días antes de que se alcance la estimulación máxima de las síntesis

del AMPc (Donati y Rasenick, 2003). Con base en estos hallazgos se propone que la

administración crónica de antidepresivos aumenta la eficiencia del acople entre Gαs y la AC,

con un curso temporal que es compatible con el efecto terapéutico de estos fármacos (Donati y

Rasenick, 2003).

Recientemente se ha reportado que el tratamiento con antidepresivos altera la

localización de Gαs, tanto en los distintos dominios de la membrana como en el contexto

celular. Se sabe que las proteínas G se localizan preferentemente en las caveólas o en las

balsas de lípidos formando complejos de señalización (Neubig, 1994). Estos dominios de

membrana son ricos en colesterol y esfingolípidos y por lo tanto las proteínas ahí localizadas

son resistentes a la solubilización con detergentes como el tritón X-100. De esta forma se

conoce que el tratamiento por 3 días de las células C6 con los TCAs amitriptilina, desipramina

o el SSRI fluoxetina incrementan la extracción de Gαs, sugiriendo que estos fármacos

producen una re-localización de esta proteína G de un dominio insoluble (rico en caveolina) a

otro soluble al detergente (Toki, Donati y Rasenick, 1999). Esta re-localización parece ser

responsable de la migración de Gαs hacia el soma de las células C6, inducida por los

anteriores antidepresivos pero no por el anti-psicótico clorpromazina (Donati, Thukral y

Rasenick, 2001). Se desconoce si estos cambios en la distribución de Gαs inducidos por los

antidepresivos, también ocurre en neuronas adultas, sin embargo, estos hallazgos son

enteramente compatibles, como veremos en el siguiente apartado, con el efecto de los

antidepresivos sobre el factor de trascripción CREB (termino que significa en ingles“cAMP

Response Element Binding protein”).

En humanos con DM se conoce poco sobre el efecto de los antidepresivos en la

expresión de las proteínas G. Un estudio realizado en plaquetas, antes y después del

tratamiento con antidepresivos muestra que, comparado con individuos sanos, los pacientes

con DM que no han recibido tratamiento con antidepresivos, al menos en las últimas 2

32

semanas, presentan un aumento del 41% en la densidad de Gαi2 y una reducción del 25% de

Gαi3 (García-Sevilla et al., 1997). En estos pacientes con DM no hay cambios en la densidad

de Gαs, Gαq/11 o Gβ. Interesantemente el tratamiento con el TCA imipramina por 9 semanas

revierte el aumento de Gαi2 estableciendo su densidad a nivel de los individuos sanos. Este

último hallazgo es opuesto a los datos reportados en el tejido nervioso de la rata, en donde los

TCA o SSRI no modifican la inmunoreactividad a Gαi2 (Dwivedi y Pandey, 1997;

Emamghoreishi et al., 1996; Li et al., 1996).

Cambios a nivel de mensajeros intracelulares.

Efectos sobre la señalización por AMPc.

Los datos presentados hasta aquí apuntan hacia el segundo mensajero AMPc y el resto

de su cascada de señalización, como una de las principales rutas metabólicas que son

reguladas por los antidepresivos. Esto se sugiere porque: a) el tratamiento con estos fármacos

estimula la síntesis de AMPc a pesar de la regulación a la baja de los receptores β-

adrenérgicos y el aumento del AMPc sucede en la ausencia de cambios en la densidad de la

subunidad Gαs (Donati y Rasenick, 2003); b) desensibilizan al receptor 5-HT1A a través de un

mecanismo que interrumpe su acople con la proteína Gαo/i (Castro et al., 2003; Hensler, 2002;

Pejchal et al., 2002); c) en el hipotálamo el SSRI fluoxetina reduce la inmunoreactividad de

Gαi1, Gαi3 y Gαz (Raap et al., 1999; Li et al., 1996). Dado que la AC es inhibida por los

miembros de Gαi, la reducción en la expresión de estas subunidades o la disrupción de su

acople con ciertos receptores (ej. el 5-HT1A) liberaría a dicha enzima de esta influencia

inhibitoria, aumentando la síntesis del AMPc.

En la vía del AMPc la proteína cinasa A (PKA) juega un papel central ya que a través

de la fosforilación de sus proteínas blanco, el AMPc contribuye a regular distintos procesos de

la célula, incluyendo el metabolismo, la excitabilidad neuronal, la plasticidad sináptica y la

expresión de genes. En las neuronas los antidepresivos estimulan la fosforilación dependiente

de la PKA de dos proteínas cuya función tiene que ver con procesos de adaptación a largo

plazo. Una de ellas es la proteína asociada a los microtúbulos o MAP2, la cual inhibe la

disociación de la tubulina y de esta manera la MAP2 promueve la formación de los

33

microtúbulos. En este contexto, se ha reportado que la administración de desipramina aumenta

la fosforilación de la MAP2 en la corteza cerebral de la rata y con ello se estimula la

despolimerización de los microtúbulos (Popoli, Brunillo, Pérez y Racagnyet, 2000; Miyamoto

et al., 1997) (Figura 9).

Figura 9. Diagrama del efecto de los AD en algunas vías de señalización celular. AC: Adenilil ciclasa, PKA:

proteína cinasa A, PLC: fosfolipasa C, PKC: proteína cinasa C, P-MAP2: fosfo-MAP2. Modificado de Popoli et

al., J Neurochem 2000.

La otra proteína cuya fosforilación es estimulada por el tratamiento crónico con

antidepresivos es el factor de trascripción CREB. La consecuencia inmediata de la

fosforilación de CREB (CREB-P) es la regulación de la expresión de aquellos genes que en su

promotor contienen el elemento respuesta a AMPc (CRE). Es decir, la acción genómica del

AMPc está mediada por una familia de factores de trascripción que se unen a CRE e incluyen

a CREB-P, CREM (“CRE modulator”) y ATF-1. Recientemente se ha reportado que, en la

34

corteza e hipocampo, distintos tipos de antidepresivos como la tranilcipromina (inhibidor de la

MAO), el SSRI fluoxetina o el TCA desipramina incrementan la fosforilación de CREB así

como la expresión de un gene reportero (β-galactosidasa) al cual se le introdujo en su

promotor el dominio CRE (Thome et al., 2000). Este aumento en la expresión dependiente de

CREB-P es específico para los antidepresivos porque ni el ansiolítico haloperidol o el

psicoestimulante cocaína producen tales efectos. Uno de los genes neuronales cuya expresión

es regulada por CREB es el que codifica al factor de crecimiento derivado del cerebro

(BDNF). Pues bien, el tratamiento crónico con dichos antidepresivos también aumenta el nivel

del mRNA del BDNF y de su receptor TrkB (Nibuya, Nestler y Duman, 1996; Nibuya,

Morinobu y Duman, 1995). Este hallazgo es muy relevante porque significa que los

antidepresivos estimulan, a través del BDNF, el crecimiento de neuritas y el mantenimiento de

las conexiones sinápticas (ver adelante).

Otros hallazgos sugieren que los antidepresivos provocan cambios complejos a largo

plazo en la cascada AMPc/PKA/CREB. Uno de ellos consiste en reforzar la acción de CREB

aumentando su expresión, entre el 50-80% (Nibuya et al., 1996; 1995). Sin embargo, la

administración sostenida de estos fármacos también aumenta la expresión, entre el 20-60%, de

dos isoformas de la fosfodiesterasa 4 (A y B) (Takahashi, Terwilliger, Lane, Mezes, Conti y

Duman, 1999). Es decir, el aumento en la expresión de estas enzimas, las cuales rompen la

estructura cíclica del AMPc, tendría el efecto opuesto sobre la trascripción dependiente de

CREB. Otro gene que es regulado hacia arriba por los antidepresivos es ICER (Inducible

cAMP Early Represor), un gene represor que se expresa selectivamente en el hipotálamo

(Conti, Kuo, Valentino y Blendy, 2004).

Efectos sobre otras cascadas de señalización.

La vía de la fosfolipasa Cβ (PLCβ) es normalmente activada por receptores que se

acoplan a la proteína Gαq/11. La PLCβ sintetiza, a partir del fosfatidilinositol bifosfato (PIP2),

a los segundos mensajeros diacilgicerol (DAG) e inositoltrifosfato (IP3) (Figura 5). El DAG

activa a la proteína cinasa C (PKC) mientras que el IP3 se une a sus receptores-canal,

produciendo la liberación de Ca2+ desde el retículo endoplásmico. Como ya se mencionó, el

tratamiento crónico con antidepresivos no provoca cambios en la densidad de Gαq/11 (Dwivedi

35

y Pandey, 1997; Li et al., 1997), sin embargo, es posible que estos fármacos puedan estar

alterando a otros miembros de dicha cascada de señalización. De hecho, estudios de Northen

blot y PCR en la corteza y el hipocampo demuestran que la administración por 21 días con el

TCA desipramina, el SSRI fluoxetina o el inhibidor de la MAO fenelzina reducen tanto el

mRNA de la PLCβ como la actividad de la enzima, medida tanto en el citosol como en la

membrana (Dwivedi et al., 2002b). A pesar de que estos 3 tipos de antidepresivos comparten

los mismos efectos, es de llamar la atención que fármacos ansiolíticos como el alprozalam y la

buspirona también tienen la misma acción. Este efecto común de los fármacos antidepresivos

y ansiolíticos sobre la cascada de la PLCβ contrasta con la acción específica de los primeros

sobre la vía del AMPc (Thome et al., 2000; Nibuya et al., 1996; 1995).

Otro blanco de los antidepresivos es la proteína cinasa II activada por el complejo

Ca2+/Calmodulina (CaM-KII). La administración por dos semanas con el TCA imipramina

estimula la tras locación de la enzima de la fracción soluble (citosol) a otra particulada, ambas

resultantes de la previa lisis del tejido hipocampal (Pilc, Branski, Palucha y Aronowski, 1999).

Se postula que este efecto refleja la migración de la CaM-KII al núcleo en donde esta cinasa

lleva a cabo la fosforilación de sus respectivas proteínas blanco. Se sabe que CREB también es

fosforilado por la CaM-KII por lo que este factor de trascripción puede ser un punto de

convergencia entre la vía del AMPc y el Ca2+, actuando como reguladores de la expresión de

genes. No hay evidencia de que la CaM-KII este contribuyendo a mediar al efecto de los

antidepresivos sobre la trascripción. Sin embargo, cabe hacer notar que el promotor del gene

del BDNF contiene un elemento respuesta que es regulado por Ca2+, vía la cinasa IV activada

por el complejo Ca2+/Calmodulina (CaM-KIV), el cual actúa cooperativamente con CRE para

estimular la trascripción de dicho gene (Shieh, Hu, Bobb, Timmusk y Ghosh, 1998; Tao,

Finkbeiner, Arnold, Shaywitz y Greenberg, 1998).

Efectos sobre la proliferación y citoarquitectura neuronal.

El aumento en la expresión del BDNF parece estar estrechamente ligado a la neuro y

sinaptogénesis que induce la administración crónica de antidepresivos. La neurogénesis fue

inicialmente descrita en el giro dentado e hilus del hipocampo, áreas en donde los SSRIs

fluoxetina, reboxetina o el inhibidor de la MAO, tranilcipromina, aumentan el número de

36

células que incorporan al marcador de la mitosis, bromodeoxiuridina (Marlberg, Eisch, Nestler

y Duman, 2000). Estas nuevas células eventualmente adoptan el clásico fenotipo de neurona

granular, típico del giro dentado. Otros antidepresivos como los TCAs imipramina y

desipramina tienen el mismo efecto tanto en el ratón silvestre como en el knock-out para el

receptor 5-HT1A (Santarelli et al., 2003). Interesentemente al comparar la eficacia de los TCA

con la fluoxetina se reporta que el efecto neurogénico del SSRI es bloqueado en este ratón

knock-out, sugiriendo que los TCAs y la fluoxetina tienen distintos mecanismos de acción

sobre la neurogénesis. Asimismo, en las áreas CA1 y CA3 del hipocampo, el tratamiento

crónico con fluoxetina o fármacos que amplifican la vía del AMPc, como el inhibidor de la

fosfodiesterasa rolipram, incrementan la fosforilación de CREB y significativamente

aumentan tanto el numero de ramificaciones dendríticas como la densidad de sinapsis a nivel

de las espinas (Hajszan, MacLusky y Leranth, 2005; Fujioka T, Fujioka A y Duman, 2004). El

aumento en la neurogénesis y en la citoarquitectura de las neuronas del hipocampo inducido

por los antidepresivos ha dado lugar a otra hipótesis sobre la etiología de la DM y de su

tratamiento, las cual se discute en el siguiente apartado.

VI. La hipótesis neurotrófica de la DM.

La hipótesis neurotrófica establece que una deficiencia en el aporte de factores de

crecimiento neuronal (neurotrofinas), particularmente del BDNF, contribuye de manera

importante al desarrollo de la DM y la reversión de esta deficiencia por los antidepresivos

forma parte de sus efectos terapéuticos (Nestler et al., 2002). Dicha hipótesis parte de la bien

documentada evidencia, obtenida esencialmente en el hipocampo, de que los distintos tipos de

antidepresivos tienen el efecto común de estimular la neurogénesis y aumentar el número de

conexiones sinápticas, a través de la vía AMPc/PKA/CREB/BDNF/trkB. Evidencia adicional

obtenida en roedores consiste en: a) la inyección de BDNF en el hipocampo produce un efecto

antidepresivo en los modelos de “depresión” en ratas como las pruebas de nado forzado o de

impotencia aprendida (Shirayama, Chen, Nakagawa, Russell y Duman, 2002); b) en el ratón

transgénico trkB.T1, el cual expresa una variante del receptor trkB con reducida activación,

los antidepresivos no incrementan el “tiempo de lucha” en la prueba de nado forzado

(Saarelainen, Hendolin, Lucas, Koponen, Sairanen y MacDonald, 2003); c) la irradiación de

37

rayos X en el hipocampo previene la neurogénesis y elimina el efecto de los antidepresivos en

la prueba de nado forzado (Santarelli et al., 2003); d) los antidepresivos revierten la atrofia

(reducción en la arborización dendrítica) de las neuronas del hipocampo, generado por el

estrés, un factor que se considera contribuye importantemente en algunos tipos de depresión

(Norrholm y Quimet, 2001); e) el lapso requerido para que los antidepresivos provoquen la

remodelación neuronal y la neurogénesis en el cerebro de los roedores es similar con el curso

temporal de su efecto terapéutico en humanos.

Un aspecto relevante a abordar en la hipótesis neurotrófica tiene que ver con la(s)

causa(s) que genera(n) el daño neuronal. Al respecto, se ha postulado que la sobreactivación

del eje hipotálamo-hipofisiario-adrenal (eje HPA), es uno de los factores que inducen daño

celular y propician el síndrome depresivo (Campbell y MacQueen, 2003; Holsboer, 2000;

Nemeroff, 1998; Nestler et al., 2002).

El fundamento celular de este mecanismo neuroendocrino reside en que el estrés o in

vitro la exposición sostenida a los glucocorticoides (GC), provocan la retracción de las

dendritas de las neuronas del hipocampo. Para comprender los factores que intervienen en este

daño celular consideremos brevemente la regulación del eje HPA: las neuronas del núcleo

paraventricular (PVN) del hipotálamo liberan el factor liberador de corticotrofinas (CRF), el

cual estimula la secreción de la ACTH por la pituitaria anterior. En la corteza andrenal la

ACTH estimula la síntesis y liberación de GC (cortisol en humanos y corticoesterona en los

roedores). En condiciones fisiológicas el eje HPA es regulado por dos estructuras límbicas con

afecto antagónico: el hipocampo el cual ejerce una influencia inhibitoria sobre las neuronas

del PVN, mientras que la amígdala tiene un efecto excitador. Si la elevación de los GC es

persistente, como sucede en condiciones de intenso estrés prolongado, se desata un ciclo de

retroalimentación positiva. Es decir, los GC dañan a las neuronas CA3 del hipocampo

provocando retracción de sus dendritas, lo que eventualmente conduce a la desregulación del

eje HPA y con ello en mayor síntesis y liberación de GC y mayor daño del hipocampo (figura

10).

38

Sobre vivencia y crecimiento normal

Estrés

Glucocorticoides

Atrofia

Aumento de la vulnerabilidad

Daño neuronal y factores genéticos

Antidepresivos

NA y 5-HT

Incremento del crecimiento y sobre

vivencia

Sobre vivencia y crecimiento normal

Estrés

Glucocorticoides

Atrofia

Aumento de la vulnerabilidad

Daño neuronal y factores genéticos

Antidepresivos

NA y 5-HT

Incremento del crecimiento y sobre

vivencia

Figura 10. Retracción de las dendrítas provocado por el incremento de glucocorticoides y su reversión por los

antidepresivos. Tomado de Nestler et al., Molecular Neuropharmacology. 2001.

.

La relación causal entre la desregulación del eje HPA y la DM surge de la siguiente

evidencia (Holsboer, 2000): a) aproximadamente el 50 % de los pacientes con DM tienen una

sobreactivación del eje HPA, reflejado por los altos niveles de CRF en el fluido cerebroespinal

o de cortisol en la orina; b) en roedores, distintos antidepresivos revierten el aumento de

ACTH y corticoesteroides inducido por condiciones de estrés; c) también en roedores el estrés

reduce la expresión de BDNF en el hipocampo y este efecto es revertido por los

antidepresivos; d) los antidepresivos revierten el efecto del estrés sobre la arborización de las

dendritas de las neuronas piramidales (Norrholm y Quimet, 2001).

No obstante que el estrés y los GC regulan la actividad de CREB y la expresión del

BDNF, esta interacción no es tan simple como aparenta ser. Por ejemplo, la reducción en la

expresión del BDNF en el hipocampo y la corteza por el estrés es consistente con la capacidad

de los GC de unirse a CREB y con ello prevenir su fosforilación. Sin embargo, este

mecanismo no explica porqué en el hipocampo el estrés aumenta la expresión de este factor de

39

crecimiento (Smith, Makino, Kvetnansky y Post, 1995). Otro problema potencial tiene que ver

con el hecho de que en el hipotálamo CREB estimula la expresión del CRF dado que el

promotor de su gene contiene un dominio CRE (Spengler, Ruppercht, Van y Holsber, 1992).

Esto implicaría que si la actividad de CREB se reduce en el hipotálamo habría una menor

expresión de CRF y por lo tanto menor actividad del eje HPA. En este sentido es muy

probable que la desregulación del eje HPA no sea la causa primaria de la DM y por el

contrario sólo es una manifestación sistémica adicional, de algún daño inicial localizado fuera

del hipotálamo. Otro argumento a favor de la conclusión anterior consiste en que una

disfunción primaria localizada en el hipocampo se reflejaría en la hiperactividad del eje HPA.

VII. Hacia una hipótesis unificada de la depresión y del mecanismo de

acción de los fármacos antidepresivos.

Las hipótesis monoaminérgica y neurotrófica son complementarias a la luz del

conocimiento actual sobre los acciones de los fármacos antidepresivos y del potencial papel

neurotrófico de la NA y 5-HT en el tejido nervioso. Por ejemplo, la estimulación de las células

de neuroblastoma de humano SH-SY5Y con NA detiene su proliferación y promueve su

diferenciación estimulando la formación de neuritas a través del incremento en la expresión de

genes promotores de crecimiento de neuritas, como son la molécula de adhesión celular L1, la

laminina y de la proteína asociada a conos de crecimiento GAP-43 (Laifenfeld, Klein y Ben-

Shachar, 2002). En el SNC se ha reportado que la liberación de NA por las neuronas del LC

estimula la expresión de genes de los cuales al menos 5 están involucrados en plasticidad

sináptica y precisamente entre ellos se encuentran CREB y el BDNF. Recordemos que las

neuronas del LC mantienen una alta frecuencia de disparo marcapaso durante la vigilia

mientras que su actividad se reduce durante la fase del sueño. Es decir, en el estado de vigilia,

comparado con la fase de sueño, es alta la expresión de BDNF, c-fos, NGFI-A, Arc y CREB

(Cirelli y Tononi, 2000). Cuando se lesionan las neuronas del LC con la neurotoxina DSP-4 la

expresión de estos genes en la corteza cerebral se reduce en el estado de vigilia a un nivel

incluso menor que el encontrado en la fase de sueño (Cirelli y Tononi, 2004). Todos estos

hallazgos sugieren que otra función de la transmisión noradrenérgica consiste en dar aporte

neurotrófico a las neuronas inervadas por el LC, incluyendo el hipocampo y la corteza

40

cerebral. En este contexto es razonable proponer que la disfunción de la transmisión

noradrenérgica del LC es un factor que contribuye a la disminución del aporte neurotrófico a

la CPF y el hipocampo y con ello modificar la citoarquitectura de las sinapsis noradrenérgicas

en estas áreas del cerebro. Luego entonces los fármacos antidepresivos estarían aumentando

los niveles de NA lo que desencadenaría el aumento de la expresión de genes, entre ellos el

BDNF, que participan en la conformación y/o estabilización de sinapsis.

Contrario a lo observado para el LC, no se ha demostrado un efecto similar de la lesión

de los núcleos dorsal y medio del Raphe sobre la expresión circádica de CREB y BDNF. Sin

embargo, recientemente se ha reportado que la 5-HT estimula la neurogénesis en el giro

dentado del hipocampo (Banasr, Hery, Printemps y Dazuta, 2004). Este efecto de la 5-HT

sobre el hipocampo es consistente con el bien documentado papel neurotrófico de esta

monoamina en el fenómeno de plasticidad sináptica denominado sensibilización a largo plazo

descrito en invertebrado Aplysia por el grupo de Kandel (2001). En este modelo celular de

memoria la estimulación de receptores a la 5-HT desencadena, a través de la vía

AMPc/PKA/CREB-P, la regulación de genes incluyendo el de la proteína de adhesión celular

ApCAM, el factor de crecimiento transformante TGF-β y de otras proteínas que participan en

la formación de nuevas sinapsis. De tener una función similar la 5-HT en el SNC, la

desensibilización del receptor 5-HT1A observada en los núcleos del Raphe pontino (Blier y de

Montigny, 1994) podría contribuir al aporte neurotrófico de las neuronas inervadas por estas

neuronas serotoninérgicas.

VIII. Comparación de los cambios bioquímicos presentes en el cerebro de

individuos con DM y aquellos inducidos por los fármacos antidepresivos en

el cerebro de roedores

En esta parte de la revisión se discute la posible correlación entre los hallazgos

obtenidos de los estudios postmortem y de imágenes del cerebro de humanos con DM con la

evidencia obtenida en el tejido nervioso del roedor, acerca de los mecanismos de acción

celular y molecular de los fármacos antidepresivos.

Uno de los cambios bioquímicos ostensibles en la CPF de pacientes con DM consiste

de aumento en la expresión de la proteína Gαs, en particular en las áreas 8, 9 y 10 (Dwivedi et

41

al., 2002a; Pacheco et al., 1996). Este aumento en la expresión de Gαs precisamente ocurre en

las áreas de la CPF involucradas en el comportamiento emocional (Fuster, 2001), pero no en

las áreas visuales (17, 18, 19) o de la corteza temporal (Hsiung et al., 2003; Dowlatshahi et al.,

1999). Esta relativa selectividad es compatible con la disfunción de la CPF en la DM. Sin

embargo queda por determinar si el aumento en la densidad de Gαs es una manifestación

bioquímica de la DM o bien, es resultado del tratamiento antemortem de los pacientes con

fármacos antidepresivos. Una guía sobre este punto se puede obtener de los estudios realizados

en ratas tratadas crónicamente con antidepresivos, los cuales indican que estos fármacos no

modifican la inmunoreactividad para Gαs en la corteza cerebral o el hipocampo (Dwivedi y

Pandey, 1997; Emamghoreishi et al., 1996; Chen y Rasenik, 1995). Si los datos del roedor

pudieran extrapolarse al humano, esto implicaría que el aumento en la inmnunoreactividad de

Gαs estaría reflejando un cambio bioquímico asociado a la DM, sin embargo, de ser así se

presenta una paradoja difícil de aclarar. Es decir, el aumento en la expresión de Gαs

conduciría a un aumento en la actividad de la vía del AMPc pero los estudios postmortem

sugieren lo contrario ya que: a) en la corteza temporal hay una reducción en la

inmunoreactividad para el subtipo 4 de la adenililciclasa y una menor síntesis de AMPc

estimulado por la forskolina (Reiach, Li, Warsh, Kish y Young, 1999); b) en el área 9 de la

CPF hay una reducción de los sitios de unión (la subunidad reguladora de la PKA) del AMPc,

tanto en la membrana (49%) como en el citosol (43%), así como de la actividad catalítica de la

PKA (Dwivedi et al., 2002b); c) el nivel de expresión de CREB en individuos no tratados con

antidepresivos es menor que en los sujetos control (Pérez, Tardito, Racagni, Smeraldi, Zanrdi,

2000). Por lo anterior, queda la duda si el aumento en la densidad de Gαs es un epifenómeno o

bien realmente representa una condición bioquímica inherente a la DM.

Otro cambio bioquímico ostensible en la DM es la menor densidad, con respecto a

individuos control, del receptor 5-HT1A tanto en los núcleos del Raphe dorsal y medio como

en la CPF y el hipocampo (Bhagwagar et al., 2004; López-Figueroa, 2004; Arango et al.,

2001; Sargent et al., 2000; Drevets et al., 1999). Dado que este receptor se acopla a miembros

de Go/i (Raymond et al., 1999), su estimulación provoca la inhibición de la AC y por ende de

la vía del AMPc, pero también tiene un efecto a corto plazo sobre la excitabilidad neuronal;

cuando este receptor se localiza en el soma de las neuronas, la estimulación del receptor 5-

HT1A provoca la activación de canales de K+ tipo GIRK y con ello ejerce un efecto inhibitorio

42

sobre la excitabilidad neuronal. Por lo anterior la menor densidad del receptor 5-HT1A es

difícil de conciliar con dos aspectos de la fisiopatología de la DM: a) una menor densidad del

receptor 5-HT1A en el Raphe debería resultar en mayor liberación de 5-HT en la corteza e

hipocampo; b) una menor densidad del receptor 5-HT1A en la corteza y/o hipocampo

implicaría un mayor nivel de actividad de la vía del AMPc. Es decir, dos situaciones que son

opuestas a lo que sucede en el cerebro con DM.

Por último, la neurogénesis y sinaptogénesis promovida por los fármacos

antidepresivos en el cerebro del roedor es compatible con la reducción en la densidad celular

y/o volumen observado tanto en el hipocampo (MacMaster et al., 2004; MacQueen et al.,

2003; Sheline et al., 1999) como en la CPF del humano con DM (Cotter et al., 2002; Öngür et

al., 1998). Sin embargo, cabe hacer notar que estos cambios estructurales no son exclusivos de

la DM ya que individuos con esquizofrenia también reportan cambios similares en la PFC e

hipocampo (Campbell et al., 2003; Cotter et al., 2002).

43

IX. Conclusiones.

El estudio de los fundamentos neurobiológicos de la DM es un tema muy complejo y

cualquier hipótesis detallada sobre su fisiopatología debe considerar la conectividad que

establece la CPF con las estructuras subcorticales que ella inerva y que potencialmente están

implicadas en la génesis de los síntomas depresivos, como son: el hipocampo (disfunción de la

memoria, estado depresivo), el núcleo accumbens (falta de motivación), la amígdala (temor,

ansiedad), hipotálamo (bajo apetito e impulso sexual), tallo cerebral (disfunción del sueño,

alertamiento). Por lo tanto, la disfunción de las neuronas corticales de proyección de la CPF

debe tener un fuerte impacto en la fisiología de las anteriores estructuras subcorticales, así

como en la integración de la información dentro de la misma CPF (actitudes disfuncionales,

conducta de aislamiento).

Los estudios de neuroquímica del cerebro humano con DM comienzan a dilucidar los

cambios ostensibles en su citoarquitectura y bioquímica. De igual forma los estudios sobre las

acciones celulares y moleculares de los fármacos antidepresivos en el tejido nervioso del

roedor apoyan la hipótesis de que la depleción de la 5-HT y/o la NA es un factor

desencadenante de la DM. A través de esta revisión podemos suponer que estos

neurotransmisores regulan la expresión de factores tróficos (BDNF) de tal forma que la

disfunción de la transmisión monoaminérgica puede ser el factor que ocasiona un subsecuente

déficit en el aporte de BDNF a las neuronas.

Quedan por resolver varios aspectos del mecanismo neurotrófico tanto a nivel

molecular, sistémico y conductual. Por ejemplo, se ha reportado que no es necesaria la

inducción del BDNF para que los antidepresivos reviertan el efecto del estrés sobre la

citoarquitectura de las dendritas de las neuronas CA3 (Kuroda y McEwen, 1998). Asimismo,

en el ratón knock-out para CREB bajo la prueba de nado forzado, los antidepresivos continúan

aumentado el “tiempo de lucha” (Conti et al., 2002). Este dato es compatible con el hecho de

que algunos antidepresivos como la venlafaxina (un inhibidor de la recaptura de NA y 5-HT)

reducen, en lugar de aumentar, el nivel de CREB-P en la corteza cerebral (Rossby Manier,

Liang, Nalepa y Sulser, 1999). De acuerdo al papel central del AMPc que juega en la hipótesis

neurotrófica, sería importante evaluar en pruebas clínicas si la co-administración del inhibidor

44

de las fosfodiesterasas, rolipram, reduce la latencia terapéutica de los antidepresivos, como así

sucede con los antagonistas del receptor 5-HT1A (Celada et al., 2004; Artigas et al., 1996).

Otro punto relevante a resolver consiste en demostrar si los antidepresivos estimulan la

neurogénesis en la corteza cerebral y particularmente en la CPF. Dado que solo en discretas

áreas de SNC existen células madre que pueden diferenciarse en glía o neuronas, entre las

cuales están el giro dentado del hipocampo, la zona subventricular y en zonas de la médula

espinal (Gage, 2002), es relevante demostrar si los antidepresivos también aumentan la

captación de bromodeoxiuridina en la CPF. Si bien el hipocampo es una de las estructuras

involucrada en el déficit de aprendizaje y memoria que son aparentes en la DM, la CPF

probablemente tiene un papel más relevante en la generación de actitudes disfuncionales

(sentimientos de culpa, desesperanza e ideas de suicidio) y en la conducta de aislamiento.

45

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