Interacció dels derivats amfetamínics amb els receptors nicotínics: Aspectes moleculars i funcionals

Abstract

[spa] En treballs anteriors del nostre grup de recerca es va demostrar que l’antagonista específic del receptor nicotínic α7, metillicaconitina (MLA), inhibia in vitro la producció d’espècies reactives d’oxigen (EROS) i protegia de la neurotoxicitat in vivo induïda per metamfetamina (METH) i per la 3,4-metilendioxi-N-metamfetamina (MDMA). En aquesta tesi, es descriu un nou mecanisme d’acció dels derivats amfetamínics. Mitjançant assajos de fixació de radiolligands, es va comprovar que ambdós derivats amfetamínics competien amb els radiolligands específics dels receptors nicotínics α7 ([3H]Metillicaconitina), i dels heteromèrics ([3H]Epibatidina), el que indicava que en les cèl ·lules PC12, el nostre model experimental, i també en una preparació de cervell total de ratolí, aquestes substàncies interaccionaven directament amb els receptors nicotínics. L’MDMA mostrava més afinitat per ambdós subtipus de receptors. Està descrit que el tractament crònic amb nicotina provoca un augment en la densitat de receptors nicotínics tan in vivo com in vitro en cèl ·lules PC12. Ambdós derivats amfetamínics van provocar una regulació a l’alça dels dos subtipus de receptors ja a les 6 hores de pretractament. A la vegada, in vivo, l’MDMA i la Nicotina van provocar la regulació a l’alça que va ser potenciada per la seva associació en determinades zones cerebrals on s’expressen cada subtipus de nAChR. De l’estudi dels mecanismes implicats en aquesta regulació a l’alça, mitjançant inhibidors a diferents nivells, es va concluir que, igual com passa amb la nicotina, es produeixen a nivell postraduccional. A nivell funcional, vam determinar que aquests derivats amfetamínics eren capaços d’activar els receptors nicotínics i, d’acord amb les hipòtesis de treballs anteriors, induir una entrada de calci i de sodi que podria estar implicada en els esdeveniments que comportarien la seva neurotoxicitat. Per una banda, l’MDMA i la METH es van comportar com agonistes parcials dels nAChR α7 induïnt un increment de Ca2+ citosòlic. Per altra banda, l’MDMA es va comportar com antagonista dels nAChR heteromèrics i la METH com agonista parcial induint l’entrada de Na+ de la mateixa manera, el qual explicaria diferències a nivell de dependència, ja que els nAChR α4β2 estan implicats en la via mesolímbica o de recompensa. Paral ·lelament a l’increment de fixació de radiolligands, es va determinar que la preincubació amb MDMA indueix un increment en la resposta per activació de receptors nicotínics, demostrant que l’ MDMA també indueix regulació a l’alça funcional. Alhora, es va observar que la preincubació de les cèl ·lules durant 24 hores amb MDMA dona lloc a un increment perllongat dels nivells basals de Ca2+, el qual indica que l’MDMA inhibeix la desensibilització dels receptors i fa que entri calci durant un temps més llarg. Aquesta entrada persistent podria estar implicada en fenòmens de neurotoxicitat ja que va seguida de l’activació de vies dependents de calci com la calpaïna i la caspasa-3.

[eng] During the last years, our emphasis has focused in the study of the neurotoxic effects of MDMA and methamphetamine (METH) on central nervous system and their pharmacological prevention. It has been demonstrated that these amphetamine derivatives produce oxygen species (ROS) in an in vitro model of synaptosomes. In previous works, we demonstrated that blockade of alpha7 nicotinic receptors with methyllycaconitine (MLA) prevented ROS production induced by MDMA and METH, consequently the alpha7 receptor would be involved in the neurotoxicity induced by these drugs. Studies at molecular level, using radioligand binding assays, showed the interaction of METH and MDMA with homomeric alpha7 nAChR and heteromeric subtypes of nicotinic receptors, such as aplha4 beta2. In addition, we investigated the effects of pretreatment with METH and MDMA on nAChR densities. We used PC 12 cells as an experimental model due to the fact other authors have similarly utilised them to evaluate the neurotoxicity of amphetamines. Moreover, they not only express nAChR, including the alpha7 subtype, but also provide an in vitro model for the up-regulation of nAChR, which occurs in vivo following chronic exposure to nicotine. In recent works, we demonstrated in vitro that Ca2+ chelation with EGTA prevented the production of reactive oxygen species (ROS) to a similar extent as nAChR blockade. This indicates that calcium influx, probably through alpha7 nAChR, is a key step in this process. Consequently, one of the objectives of this work was to use a fluorimetric method to investigate the effect of MDMA on Ca2+ and Na+ levels in cultured PC12 cells and the involvement of different nAChR subtypes and other cell pathways related to Ca2+ mobilization. In addition, we used electrophysiology in transfected Xenopus oocytes to corroborate the effects on alpha7 and alpha4 beta2 nAChR. Moreover, pretreatment with MDMA induced functional upregulation by potentiating the effects of specific nAChR agonists or whether it provoked a persistent Ca2+ increase, leading to calpain, caspase 3, NFκB, GSK-3 and Cyt C activation, which was involved in toxicity.