NEUROFARMACOLOGIA Prácticas INTRODUCCIÓN 1. CLASIFICACIÓN DE LOS NTs 1. Monoaminas Catecolaminas Dopamina (Da) Noradrenalina (Na) Adrenalina (A) Indolaminas Serotonina (5HT) 2. Acetilcolina (Ach) 3. Aminoácidos Aminoácidos excitadores Glutamato Aspartato Aminoácidos inhibidores GABA Glicina Taurina 4. Neuropéptidos Gran cantidad de sustancias implicadas en diversas funciones Endorfinas y encefalinas 2. CONCEPTOS BÁSICOS DE LA NEURONA Y LA SINAPSIS 3. EL ESTUDIO DE LOS NTs 1. Síntesis 2. Almacenamiento y liberación 3. Metabolismo 4. Receptores 5. Agonistas y antagonistas 6. Vías 7. Función 3.1. Síntesis: AMINOÁCIDOS Esenciales y no esenciales 3.2. Almacenamiento y liberación Almacenamiento vesicular y libre Liberación por exocitosis 3.3. Metabolismo Anabolismo: Transformación de las moléculas en otras más complejas Catabolismo: Transformación de las moléculas en otras más simples 3.4. Receptores Son proteínas de membrana capaces de reconocer a los nts y a moleculas semejantes. Tipos Ionotrópicos Canal ionico 5 dominios transmembranales Metabotrópico: Proteinas G Sistema de segundo mensajero Sistema AMPc (adenosín-3,5 monofosfato cíclico) sistema fosfoinositol sistema ácido arquidónico 7 dominios transmembranales Receptor -- Proteina G -- Amplificador -- 2º mensajero -- Proteina diana 3.5. Agonistas y antagonistas Agonista: fármaco que estimula a los receptores igual como lo hace el nt. Posee afinidad y actividad intrínseca Antagonista: fármaco que bloquea las acciones del nt sobre su receptor. Posee afinidad pero no actividad intrínseca 3.6. Vías Dependen del neurotransmisor 3.7. Función Depende del neurotransmisor 4. MODULACIÓN DE LA COMUNACIÓN QUÍMICA Acción sobre los canales TTX (tetrodotoxin) bloquea canales Na+ TEA (tetraethylammonium) bloquea canales K+ Acción sobre la síntesis Inhibición de las enzimas que sintetizan los neurotransmisores Acción sobre el almacenamiento Expulsión de los neurotransmisores de las vesículas sinápticas y degradación de los mismos por enzimas Expulsión de los neurotransmisores de las vesículas sinápticas en la hendidura sináptica Acción sobre la liberación Bloqueo de la liberación del neurotransmisor hacia la sinapsis Acción sobre el efecto que produce en el receptor y señales derivadas de la estimulación del mismo Unión de la droga al receptor imitando o bloqueando los neurotransmisores Posible obstaculación o facilitación sobre la actividad del segundo mensajero Acción sobre la destrucción del nt Inhibición de las enzimas que degradan los neurotransmisores Acción sobre el transporte Oposición al retrobombeo del neurotransmisor LA DOPAMINA (Da) 1. Síntesis TIROSINA TIROSINA HIDROXILASA L DOPA DOPADECARBOXILASA DOPAMINA Regulación de la síntesis: Regulación por L-DOPA y por Da Regulación por autorreceptores Regulación por heterorreceptores 2. Almacenamiento y liberación Almacenamiento en vesículas (una parte) Liberación por exocitosis Potencial de acción llega a la terminal Potencial de membrana activa canales Ca+ Liberación independiente de Ca+ Transportador Regulación de la liberación Regulación por autorreceptores Inhiben la formación de AMPc Inhiben la apertura de los canales Ca 2+ Regulación por heterorreceptores Estimulación por NMDA, GABAa y colinérgicos Inhibición por GABAb 3. Catabolismo DOPAMINA NO PROTEGIDA MAO (MONOAMINOOXIDASA) MITOCONDRIAL DOPAC COMT (CATECOL-O-METILTRANSFERASA) HVA (ÁCIDO HOMOVALÍNICO) DOPAMINA PROTEGIDA COMT (CATECOL-O-METILTRANSFERASA) 3MT (3 METOXITIRAMINA) MAO (MONOAMINOOXIDASA) MITOCONDRIAL HVA (ÁCIDO HOMOVALÍNICO) 4. Receptores Superfamilia de receptores acoplados a proteinas G 7 dominios de transmembrana Asas citoplasmáticas (i1,i2,i3) Asas extracelulares (e1,e2,e3) Extremo amino terminal NH2 (extracelular) Extremo carboxilo terminal COOH (intracelular) Clasificación Familia D1 D1 D5 Familia D2 D2 D3 D4 Familia D1 Acoplados a proteinas Gs- estimulan la AC y la formación de AMPc Familia D2 Acoplados a proteinas Gi-inhiben la AC y la formación de AMPc Facilitan la conductancia de los canales K+ Inhiben la conductancia de los canales Ca2+ 5. Agonistas y antagonistas Agonistas: Quimpirole Apomorfina Antagonistas: Haloperidol Clozapina 6. Vías 6.1. Sistemas ultracortos Bulbo olfatorio Retina 6.2. Sistemas de longitud intermedia Sistema tubero-hipofisario Hipotálamo Grupo periventricular-medular 6.3. Sistemas largos Vía nigro-estriatal Vía meso-límbica-cortical 7. Función Sistemas largos Vía nigro-estriatal Control C. motora Ap. programas motores y hábitos Mov. voluntario Enfermedad de Parkinson Fases iniciales: tto con agonistas. agonistas protegen de la muerte neuronal y ralentizan la pérdida de la función dopaminérgica Fases intermedias: L-DOPA+ inhibidor de enzimas periféricas Fases avanzadas: L-DOPA + inhibidor de enzimas + agonistas D2 7. Función Vía meso-límbica-cortical Implicación f. cogn. y emocional Mecanismos de recompensa Activ. neuroendocrina C. agresiva C. sexual C. olfativa C. psicomotora Esquizofrenia Hipótesis dopaminérgica de la esquizofrenia Posible implicación sist. mesolimbico-cortical Exceso de Da Tratamiento con antagonistas (Haloperidol) Anfetaminas Adicción Sistema de recompensa: Mecanismo de reforzamiento común para todos los reforzadores Sistema meso-limbico-cortical (imp: n. Accumbens) DA= nt. de la recompensa Anfetaminas: aumenta la liberación de Da y bloquea la recaptación Cocaína: bloquea la recaptación de la Da Tratamiento Tto experimental con agonista: reducción del deseo por consumir 7. Función Sistemas de longitud intermedia Pituitaria-prolactina LA NORADRENALINA (Na) 1. Síntesis TIROSINA TIROSINA HIDROXILASA L DOPA DOPADECARBOXILASA DOPAMINA DBH (DOPAMINA B HIDROXILASA) NORADRENALINA 2. Almacenamiento Almacenamiento vesicular Da+DBH=Na 2. Liberación Liberación por exocitosis Regulación de la liberación Regulación por heterorreceptores Glutamato y GABA Regulación por autorreceptores alfa2- inhibe la liberación Inhiben la formación de AMPc Inhiben la apertura de los canales Ca2+ Incrementa la conductancia del K+ beta2- aumenta la liberación Estimula la formación de AMPc Estimula la apertura de los canales Ca2+ Decrementa la conductancia del K+ 3. Catabolismo NORADRENALINA PERIFÉRICA COMT (CATECOL-O-METILTRANSFERASA) NORMETANEFRINA MAO (MONOAMINOOXIDASA) NORMETANEFRINA ALDEHIDO ALDEHIDO DEHIDROGENASA VMA (ÁCIDO VANILIL MANDÉLICO) NORADRENALINA CENTRAL MAO (MONOAMINOOXIDASA) NORADRENALINA ALDEHÍDO ALDEHIDO REDUCTASA) DHPG (3,4 DIHIDROXIFENILGLICOL) COMT (CATECOL-O-METILTRANSFERASA) MHPG (3 METOXI 4- HIDROXILFENILGLICOL) 4. Receptores Receptores metabotrópicos Acoplados a proteinas G Clasificación Familia alfa alfa1 alfa2 Familia beta beta1 beta 2 beta 3 beta 4? Familia alfa alfa1: Acoplados a proteinas Gq Postsinápticos alfa2: Acoplados a proteinas Gi Pre y postsinápticos Familia beta Acoplados a proteinas Gs Pre y postsinápticos 5. Agonistas y antagonistas Agonistas: Simpaticomimeticos beta2:de problemas asmáticos y broncopulmonares Antagonistas: Simpaticolíticos beta1: antihipertensora, antiarrítmica y también ansiolítica Yohimbina bloquea los alfa2 6. Vías 6.1. Fascículo dorsal Inicio: locus coeruleus Llegada: cerebelo, núcleo del tracto solitario, tálamo, neocórtex e hipocampo 6.2. Fascículo ventral Inicio: locus coeruleus Llegada: hipotálamo, tálamo, núcleo amigdalino, septo, tubérculo olfatorio, bulbo olfatorio, neocórtex e hipocampo 7. Función Sueño: Ciclos del dormir/despertar Disparo disminuido en el estado de dormir (ondas lentas y s. Paradójico) y con sonnolencia Disparo aumentado en el estado de despertar Arousal y atención: Atención selectiva y vigilancia Incremento del disparo con Es nuevos, nocivos, estresantes o en situaciones de miedo Sistema de alarma (L.C) Alerta incremento de disparo Ap y memoria de trabajo Exp. con ratones sin Na: tienen problemas para recuperar la memoria espacial y la contextual Papel anorexígeno Termogénesis Función cardiaca y presión arterial Ejercicio: aumenta la producción de na Corazón alterado: aumenta la producción de na Depresión ISRSN (Inhibidores selectivos de la recaptación de la serotonina y la noradrenalina): bloquean al transportador de la na Mecanismo desconocido Ansiedad Benzodiacepinas disminuyen las Cs de ansiedad y el disparo de Na Anfetaminas y cocaína: Inhiben el transportador de la Na (NET) Extasis (MDMA): inhibe completamente la captación de Na en vesículas LA ADRENALINA (A) 1. Síntesis TIROSINA TIROSINA HIDROXILASA L DOPA DOPADECARBOXILASA DOPAMINA DOPAMINA B HIDROXILASA NORADRENALINA PNMT (FENILETANOLAMINA-N-METILTRANSFERSA) ADRENALINA 1. Síntesis Glándula suprarrenal. Producción pequeña en poblaciones neuronales 3. Catabolismo ADRENALINA MAO (MONOAMINOOXIDASA) 3-4 DIHIDROXIFENILHIDROXIACÉTICO COMT (CATECOL-O-METILTRANSFERASA) 3-METOXI-4-HIDROXIL-MANDÉLICO 4. Receptores Metabotrópicos Acoplados a proteinas G 4. Receptores Clasificación Familia alfa alfa1 alfa2 Familia beta beta1 beta 2 beta 3 beta 4? 6. Vías 6.1. PERIFÉRICAS- abundantes 6.2. CENTRALES –poco abundantes (parecidas a las de la Na) Vía ventral y lateral Vía dorsal y medial 7. Función Incrementa la frecuencia cardiaca Aumenta la presión arterial Produce vasodilatación de los vasos sanguíneos del músculo esquelético Dilatación de los bronquios Dosis altas: excitación, aprensión, cefalea y temblores. Vasoconstricción en las membranas mucosas. Efecto descongestionante nasal LA SEROTONINA (5HT) 1. Síntesis TRITÓFANO TRIPTÓFANO HIDROXILASA 5-HTP 5-HTP DECARBOXILASA 5-HT 2. Almacenamiento y liberación Regulación de la liberación Regulación por heterorreceptores Acetilcolina, Noradrenalina e Histamina Regulación por autorreceptores 5 HT 1A 5 HT 1B (roedores) Acoplados a proteinas Gi 5 HT 1D (humanos) 3. Catabolismo 5 HT (SEROTONINA) MAO (MONOAMINOOXIDASA) 5 HIDROXIINDOL ACÉTICO ALDEHIDO DEHIDROGENASA ÁCIDO 5 HIDROXIINDOLACÉTICO (HIAA) 4. Receptores Metabotrópicos Ionotrópicos 4. Receptores 5-HT 1 5-HT 1A 5-HT 1B 5-HT 1D Proteinas Gi 5-HT 1E 5-HT 1F 5-HT 2 5-HT 2A 5-HT 2B Proteinas Gq 5-HT 2C 5-HT 3 --------- Canal ionico (Na+/K+) 5-HT 4 5-HT 5 5-HT 5A 5-HT 5B ? Proteinas Gs 5-HT 6 5-HT 7 5. Agonistas y antagonistas Agonistas: Ácido lisérgico (LSD) Buspirona (5HT1A )-ansiolítico Antagonistas: Ondansetron (5HT3) –antiemético Clozapina (D4, 5HT6,7 y otros ) –antipsicótico http://www.eutimia.com/psicofarmacos/ 6. Vías Núcleos de la serotonina (B1-B9) Inferior B1 y B4 -Núcleo de raphe pallidus B2 - Núcleo de raphe obscurus B3 - Núcleo de raphe magnus Superior B6 y B7- Núcleo de raphe dorsal B5 y B8- Núcleo de raphe medial B8 - Núcleo caudal lineal B9- Núcleo prosupralemniscus 6. Vías 6.1. FASCÍCULO DORSAL Inicio: N. del Rafe dorsal Llegada: CTX, tálamo, estriado, núcleos dopaminérgicos del cerebro medio (S.negra, área tegmetal ventral) y cerebelo 6.2. FASCÍCULO TEGMENTAL Inicio: N. del Rafe medial Llegada: hipocampo, septo y estructuras límbicas 7. Función 5-HT1A Sistema límbico-emoción Hipotermia Incrementa la ingesta Reduce la ansiedad Fármacos para el tto de los estados emocionales 7. Función 5-HT1B (roedores) 5-HT1D(humanos) Ganglios basales-enfermedad de Parkinson Efecto anti-migrañoso Vasoconstricción de arterias Bloqueo de aferencias del núcleo trigémino:bloqueo del dolor y la inflamación. N.supraquiasmático 7. Función 5-HT1C plexo coroideo regula la composición y volumen del LCR. 7. Función 5-HT1F Posible efecto anti-migrañoso 7. Función 5-HT2A Cortex y ganglios basales Agonistas Incrementan la activ. motora Alucinaciones (LSD, DOM) Hipertermia (MDMA) Antagonistas Neurolepticos atípicos 7. Función 5-HT2C Áreas límbicas-ansiogénico Ganglios basales-reduce la actividad motora Plexo coroideo-regula la formación de LCR Otras acciones: anorexígeno 7. Función 5-HT3 Ganglios y nervios periféricos Córtex, amigdala e hipocampo Efectos: Regula la liberación de GABA, Na y acetilcolina mecanismos nocioceptivos nausea/vómito (antagonista-Ondansetron) Disminuye la ingesta 7. Función 5-HT4 Hipocampo Posible implicación sobre efectos cognitivos 7. Función 5-HT5 ???? 5-HT6 -neurolepticos atípicos (acción antagonista sobre 5ht6) 7. Función 5-HT7 N. Supraquiasmático-ritmo circadiano Neurolepticos atípicos (acción antagonista sobre 5ht7) 7. Función Otras funciones Regula la producción de diversas hormonas Sueño: Vigilia tranquila-actividad lenta de las neuronas Sueño- ausencia de actividad de las neuronas Ante un estímulo durante el sueño- disparo neuronal Melatonina Receptores: Mel 1 (mamíferos) Mel 2 (mamíferos) metabotropicos Mel 3 (no-mamíferos) Cantidad alta en la niñez y va bajando a partir de la pubertad Tratamiento para el jet lag (desfase en el sueño por el cambio horario) LA ACETILCOLINA (ACh) 1. Síntesis Colina + Acetil CoenzimaA COLINA ACETILTRANSFERASA ACETILCOLINA (ACh) 2. Almacenamiento y liberación Almacenamiento en vesículas (80%) Fuentes de depósito Fuentes de reserva Estado libre (20%) Regulación de la liberación Regulación por autorreceptores M2 Bloqueadores de la liberación Toxina botulínica Beta-bungarotoxina (veneno de la cobra) Tóxina del tétano Estimulantes de la liberación α-latrotoxina (veneno de la viuda negra) 3. Catabolismo ACETILCOLINA (ACh) ACETILCOLINESTERASA (AChE) Separa la COLINA DEL ACETATO 4. Receptores Nicotínicos (nAChR) Muscarínicos M1 M2 M3 M4 M5 5. Agonistas y antagonistas Agonistas muscarínicos: Muscarina Oxotremorina Nicotínicos: Nicotina Carbacol 5. Agonistas y antagonistas Antagonistas: muscarínicos: Atropina Escopolamina Nicotínicos: d-tubocurarine (curare) 6. Vías N. Basal de Meyner Ch1-Ch4 Llegada al estriado y al córtex Dorsal Ch5-Ch8 Tálamo y Médula espinal 7. Función Receptores muscarínicos Sistema cardiovascular Aparato gastrointestinal. Aparato genitourinario. Tracto bronquial. Ojo Uso terapeutico de los agonistas muscarínicos Aplicación oftálmica como mióticos Tto del glaucoma Retención urinaria no obstructiva Atonía intestinal Atonía vesical, retención urinaria Tto del síndrome de Sjögren Uso terapeutico de los antagonistas muscarínicos Belladona-atropina Retarda las contracciones del intestino Reduce la secreción de ácido en el estómago Veneno dilatador pupilar Benztropina- Tto de parkinsonismo Pueden causar delirium en pacientes geriatricos Inhibidores de la acetilcolinesterasa Aparato digestivo Ojo Placa neuromuscular SNC Uso terapeutico de los inhibidores de la acetilcolinesterasa Parálisis muscular postanestésica por tubocurarina Parálisis intestinal Glaucoma Intoxicación por antimuscarínicos Enfermedad de Alzheimer 7.3. Receptores nicotínicos Miastenia gravis :debilidad muscular y fatiga Nicotina aumenta la vigilancia mejora la memoria aumenta el ap. efectos antinocioceptivos 7.4 En general implicación en: Sueño REM Anticolinesterasas Antimuscarínicos Memoria Piscina de Morris Laberintos de 8 brazos Alzheimer- hip. Colinérgica Antidepresivos tricíclicos Efectos perjudiciales en la memoria, at. y la concentración Estudio de memoria con escopolamina Efectos en el aprendizaje de palabras Efectos según la posición serial Efectos en la búsqueda de memoria empleando diferentes objetivos en las pruebas de memoria. (W. Riedel et al., 1997) Aminoácidos inhibitorios El ácido gamma-aminobutírico (GABA) 1. Síntesis GLUTAMATO GLUTAMATO DECARBOXILASA GABA 2. Almacenamiento y liberación Almacenamiento vesicular VGAT y VIAAT. Calcio dependiente Regulación de la liberación Regulación por autorreceptores GABA B 3. Catabolismo GABA GABA-TRANSAMINASA (GABA-T). SEMIALDEHÍDO SUCCÍNICO 4. Receptores Clasificación o GABA-A o Ionotrópico o 5 sitios de unión: (GABA, barbitúricos y alcohol, picrotoxina, benzodiacepinas y esteroides) o unido a canal iónico de cloro o GABA B o Metabotrópico o Pre y postsináptico o Requiere Es de larga duración y alta frecuencia para hacer PIPS o Función-desconocida GABA C Ionotrópico. Retina. Presináptico-inhibe liberación de Glutamato M.E., cerebelo e hipocampo 5. Agonistas y antagonistas Agonistas GABA A: Diazepam GABA B: Baclofen (relajante muscular) Antagonistas: GABA A: Bicuculline GABA B: Phaclofen 6. Vías VÍAS CORTAS –Estriado-sustancia negra –Cerebelo VÍAS LARGAS –Hipotálamo- córtex 7. Función F. inhibitoria mayoritariamente F. excitatoria escasamente Epilepsia: descarga hipersincrónica neuronal (glutamato-GABA) ataque epiléptico ataques recurrentes Tratamiento Benzodiacepinas Bloqueadores de los transportadores de recaptación Inhibidores de la GABA-T Corea de Huntington Mov. corporales anormales, demencia y problemas psiquiátricos. Alteraciones estructurales y bioquímicas Tratamiento: Neurolépticos Benzodiacepinas Desórdenes del sueño GABA disminuye la sobreactividad neuronal GABA-A: subtipos de recep. benzodiazepínicos BNZ 1- Cerebelo y córtex BNZ 2- Córtex y medula espinal BNZ 3- Tejido periférico Neuralgia trigeminal Trigémino (V): nervio craneal mixto nervio sensitivo de la cabeza nervio motor de la masticación. tres ramas: oftálmica (V1) maxilar superior (V2) maxilar inferior (V3), La neuralgia del trigémino es uno de los dolores más intensos conocidos Tratamiento Baclofen (agonista GABA B) Drogas de abuso: Alcohol (Zhiguo et al., 2004) Efecto del etanol sobre GABA en la amígdala central (dependencia y refuerzo) GHB (ácido gamma hidroxibutirato) “Extasis líquido” Similar al GABA, mecanismo de acción desconocido Euforia y sedación Dedendencia y S.A. Rohipnoles (flunitracepam) Incrementa la actividad del GABA Efectos sedantes, hipnóticos, relajación muscular y amnesia Droga de la violación La Glicina 1. Síntesis SERINA SERINA HIDROXIMETILTRANSFERASA (SHMT) GLICINA. 2. Almacenamiento y liberación Almacenamiento en vesículas VIAAT Ca2+ dependiente F. Inhibitoria y excitatoria. GLYT-1 astrocitos GLYT-2 neuronas presinápticas 3. Catabolismo GLICINA SISTEMA DE GLICINA DE LA HENDIDURA (GLYCINE CLEAVAGE SYSTEM GCS) L-SERINA 4. Receptores RECEPTOR DE GLICINA FETAL RECEPTOR DE GLICINA ADULTO Ionotrópicos Activados por: Glicina Taurina B-alanina Algunos esteroides 5. Agonistas y antagonistas Agonistas Taurina B-alanina Antagonistas: Picrotoxina 6. Vías –Médula espinal –Líquido céfalo-raquídeo (LCR) 7. Función Parkinson (Papa et al. 2004) Relación parkinson-glicina Administración L-dopa+antagonista selectivo de la glicina El uso de antagonistas de la glicina potencian la acción antiparkinsoniana de la L-dopa Esquizofrenia (Jacinta et al., 2004) Hip. glutamatérgica (hipofunción NMDA) Estudio de la relación de neurolépticos típicos y atípicos y GLYT1, GLYT2 Glicina- eficaz para el tto de síntomas neg La Taurina 1. Síntesis CISTEÍNA POR MEDIO DE DISTINTAS ENZIMAS Y VARIACIONES EN EL PRECURSOR SE TRANSFORMA EN: TAURINA 6. Vías –Está en la mayoría de los tejidos –Abundante en el músculo, las plaquetas, y en el SN en desarrollo 7. Función Función cardiaca 50% de los aminoácidos libres del corazón Mejora la fuerza del músculo del corazón Previene el desarrollo de una cardiomiopatía en animales. Ojo Protege las células retinales Dieta deficiente en taurina: degeneración de los foto-receptores Se recomienda a los pacientes con degeneración macular. Cálculos biliares La taurina se enlaza a ciertas sales biliares mejora la digestión de la grasa Complementos de taurina pueden inhibir la formación de cálculos biliares. Diabetes insulinodependiente Concentración de taurina en el plasma y en las plaquetas más baja Agregación plaquetaria excesiva Tratamiento con taurina durante 90 días mejora la agregación plaquetaria La ateroesclerosis, la cardiomiopatía y la enfermedad retinal podrían estar relacionadas con los bajos niveles de taurina Epilepsia la taurina disminuye la frec. de las crisis en modelos animales estabiliza las membranas normaliza los niveles de ácido glutámico. S.A. de alcohol Tratamiento con taurina en 22 pacientes hospitalizados por síndrome abstinencia. 1 g. - 3 veces al día durante 7 días. O vehículo Grupo tratado: el 14% desarrolló delirio y alucinaciones (síntomas severos de la abstinencia del alcohol) Grupo control: el 45% desarrolló delirio y alucinaciones Universidad de Indiana. La mezcla de bebidas energéticas con alcohol puede causar fallos cardiopulmonares y cardiovasculares como arritmias y taquicardias Enmascaramiento de los efectos de embriagadez