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Caracterización de la unión melatonina-calmodulina
(1992) Benítez-King, Gloria; Chávez, José Luis; Huerto-Delgadillo, Lourdes; Antón Tay, Fernando; Departamento de Neurofarmacología, División de Investigaciones Clínicas. Instituto Mexicano de Psiquiatría, Calz. México-Xochimilco 101. Col. San Lorenzo Huipulco, 14370 México, D.F.
Se ha sugerido que la melatonina está involucrada en la etiología y la fisiopatología de los trastornos afectivos. Sin embargo, no se sabe el papel que juega en estos padecimientos debidos a que aún se desconoce su mecanismo de acción. La melatonina se une a sitios de alta afinidad en varias regiones del cerebro y en órganos periféricos. Algunos receptores de la melatonina están acoplados al sistema de la adenilato ciclasa o al del diacilglicerol, traduciendo la señal de la hormona al medio intracelular. Recientemente hemos descrito que en las células MDCK y NIE-115, la melatonina induce cambios en el citoesqueleto, así como en la proliferación celular. Estos cambios están asociados con las modificaciones en los niveles y la distribución subcelular de la calmodulina. Además, la melatonina inhibe la actividad de la fosfodiesterasa dependiente de Ca++-calmodulina con una IC50 de 1 nM. Estos resultados sugirieron la hipótesis de que la señal de la melatonina podría ser percibida por la calmodulina y a través de la modificación de los niveles, distribución subcelular y actividad funcional de esta proteína: se traduciría la señal de la hormona al medio intracelular. En el presente trabajo, caracterizamos la unión de la melatonina a la calmodulina con un método de ultrafiltración rápida. La melatonina se asocia a la calmodulina con alta afinidad, dicha unión es específica, rápida, estable y reversible. Los estudios de saturación demostraron que la melatonina-H3 se une a un solo sitio en la calmodulina con una constante de afinidad (Kd) de 0.398 nM y una capacidad de unión (Bmax) de 6.25 nM/mg de calmodulina. La unión específica se incrementa 4.8 veces en presencia de calcio. Los resultados confirman la asociación de la melatonina con la calmodulina, y por lo tanto apoyan la hipótesis de que la hormona ejerce sus acciones farmacológicos y fisiológicas a través de su interacción con esta proteína.
Densidad de probables receptores dopaminérgicos en los linfocitos de los pacientes con esquizofrenia paranoide. Resultados preliminares
(1988) Heinze, Gerhard; Ortega, Héctor; Benítez-King, Gloria; Forray, Carlos; Huerto-Delgadillo, Lourdes; Galván, Gisela; De la Fuente, Juan Ramón; Salas, Carlos
Los estudios con tomografía por emisión de positrones y los estudios postmortem indican que por lo menos un grupo de pacientes esquizofrénicos experimentan un aumento en la densidad de los receptores para la dopamina (tipo D2) a nivel central. Recientemente Bondy y cols. informaron que este incremento también podría observarse en los linfocitos de estos pacientes y que, además, pudiera ser un marcador de vulnerabilidad, es decir, una característica que se hereda junto con la propensión a padecer la enfermedad. Es evidente que, de ser esto cierto, constituiría un hallazgo trascedental en el estudio de tan devastadora enfermedad. Sin embargo, la evidencia sobre los sitios de unión dopaminérgicos en los linfocitos es muy controvertida ya que algunos autores no han podido demostrar la unión específica de ligandos dopaminérgicos en estas células, por lo que en este trabajo estudiamos la unión de 3H-espiperona en linfocitos de pacientes esquizofrénicos y en voluntarios sanos. SUJETOS: Seis voluntarios sanos, sin historia personal ni familiar de enfermedad mental, evaluados mediante una entrevista no estructurada; nueve pacientes que en dos entrevistas satisficieron los criterios diagnósticos de esquizofrenia del DSM-III-R, según evaluadores independientes, y 19 familiares de los pacientes. De una muestra sanguínea de 60 ml. se extrajeron los linfocitos según el método de Bondy, y se llevó a cabo un ensayo de radiorreceptor para determinar la Bmáx y la KD con 3H-espiperona en concentraciones que iban de 0.04 a 0.4 M. La unión no específica se determinó mediante la adición de haloperidol 10mM según la técnica descrita por Richelson. Los parámetros se calcularon con el programa LIGAND. Nuestros resultados preliminares sugieren que los pacientes con esquizofrenia son diferentes de los sujetos control y similares al grupo de padres y hermanos. Esta diferencia se presenta únicamente en la variabilidad pero no en la tendencia central.
Efecto de la melatonina sobre la actividad de la proteína cinasa C y la multiproteína cinasa II dependiente de calmodulina
(1994) Benítez-King, Gloria; Huerto-Delgadillo, Lourdes; Martínez Hernández, Aída; Antón-Tay, Fernando; Departamento de Neurofarmacología. división de Investigaciones Clínicas, Instituto Mexicano de Psiquiatría. Calz. México-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, 14370 México.
La melatonina actúa como un regulador cronobiológico en los vertebrados, invertebrados y en el ser humano, sincronizando la actividad biológica del organismo con el ciclo luz-oscuridad. De ahí que se ha sugerido que la hormona tiene un papel importante en la fisiopatología de las enfermedades psiquiátricas que se presentan con alteraciones de los ritmos circadianos. En la actualidad, el conocimiento acerca del efecto modulador de la melatonina sobre la fisiología celular se encuentra en expansión, aun cuando la información sobre su mecanismo de acción es escasa. Hay evidencia que indica que la melatonina actúa a nivel celular por medio de varios mecanismos. Uno de ellos, propuesto por nuestro grupo, involucra la modulación intracelular de la actividad de la calmodulina por la melatonina. La calmodulina modula directa o indirectamente un amplio espectro de funciones celulares. En forma directa, activando enzimas tales como la fosfodiesterasa, la adenilato ciclasa, etc. e indirectamente, modulando la fosforilación de sustratos especificos al activar a la multiproteína cinasa II. Esta enzima fosforila una gran variedad de sustratos regulando funciones tales como el metabolismo de lípidos y carbihidratos, la sínteis y liberación de neurotransmisores, la funcionalidad del citoesqueleto, la homeostasis del calcio, y la expresión genética. En este trabajo se estudió el efecto de la melatonina sobre la actividad de la multiproteína cinasa II Ca2+-Calmodulina dependiente. Además, como se ha descrito que otros antagonistas de calmodulina (trifluoperazina y compuesto W-7) inhiben a la proteína cinasa C, se estudiaron los efectos de la hormona sobre la actividad de esta enzima. Los resultados obtenidos señalaron que las concentraciones fisiológicas de la melatonina inhiben la ctividad de la multiproteína cinasa II en un 40% (p < 0.01) y activan directamente a la proteína cinasa C (p < 0.007), en contraste con los antagonistas de la calmodulina (trifluoperazina y W-7), que inhiben la actividad de ambas enzimas. Estos datos confirman que la melatonina actúa como un antagonista de la calmodulina al inhibir la actividad de la multiproteína cinasa II y sugieren que la hormona es también capaz de unirse intracelularmente a otras proteínas funcionales, modulando su actividad. La melatonina podría sincronizar la actividad celular con el fotoperíodo por medio de una modulación selectiva de la fosforilación de proteínas y probablemente modula las respuestas desencadenadas por segundos mensajeros al actuar como un enlace de información cruzada entre dos caminos de traducción de señales, el del calcio y el del fosfatidil inositol.
Efecto de la melatonina sobre la concentración y la actividad de la calmodulina
(1990) Benítez-King, Gloria; Huerto-Delgadillo, Lourdes; Sámano-Coronel, Lucía; Antón-Tay, Fernando; Depto. Neurofarmacología, División de Investigaciones Clínicas, Instituto Mexicano de Psiquiatría. Calz. México-Xochimilco 101, Tlalpan, 14370, México, D.F.
La melatonina es una hormona secretada por la glándula pineal que sincroniza la actividad biológica del medio interno con el fotoperiodo. A la fecha se desconoce su mecanismo de acción a nivel molecular, sin embargo se ha sugerido que la hormona tiene efectos tanto citoplasmáticos como nucleares ya que modifica la estructuración del citoesqueleto microtubular y microfilamentoso en células en cultivo, inhibe la proliferación celular y es captada por el núcleo en las células blanco. Dado que la melatonina modifica varias actividades celulares que son reguladas por la calmodulina, en este trabajo se estudio: la union de melatonina a calmodulina; la modificación de la actividad de la fosfodiesterasa; y los efectos de la melatonina sobre la concentración de calmodulina y la incorporación de timidina-H3 en las células MDCK, 3T3 y N1E-115. Los resultados obtenidos muestran que la melatonina produce un incremento en la concentración de la calmodulina y la incorporación de timidina-H3 a los tres dias de cultivo y un decremento en estos parámetros a los seis dias de cultivo. Además, la melatonina inhibe la actividad de la fosfodiesterasa dependiente de calcio calmodulina con un IC50 de 1x10-9 M. Estos resultados apoyan la hipótesis de que la melatonina regula la actividad celular a través de la modulación de calmodulina.
Estudio de la relación entre pineal-melatonina-sueño
(1986) Salín-Pascual, Rafael; Camacho Arroyo, Ignacio; Roldán Roldán, Gabriel; Huerto-Delgadillo, Lourdes; Alvarado, R.; Tamarkin, Lawrence; Laboratorio de Neurofarmacología. División de Investigaciones Clínicas. Instituto Mexicano de Psiquiatría
El presente trabajo consta de dos partes. En la primera, se hace una revisión bibliográfica de los estudios más importantes que se han realizado para entender la relación entre glándula pineal-melatonina-sueño, y en la segunda, se expone una serie de trabajos realizados por los autores, con el objeto de profundizar más acerca de la mencionada relación. Partiendo de una serie de maniobras que se requieren para el estudio de una hormona en relación con el sueño, en la que se inscriben los trabajos revisados, se propone que el papel de la pineal y/o melatonina en el sueño desempeña dos funciones. Por una parte, aumenta la eficiencia del sueño y, por la otra, parece tener un papel modulador sobre el sueño de movimientos oculares rápidos (SMOR). Los autores presentan una serie de trabajos experimentales, efectuados en seres humanos, gatos y ratas, en los que revisan algunas de las áreas de interés en la relación pineal-melatonina-sueño. Se estudiaron los efectos de la pinealectomía sobre el sueño y la posterior aplicación de melatonina. La respuesta de la glándula pineal ante la privación de sueño también fue valorada en voluntarios sanos y roedores. Con el objeto de entender mejor la probable neuromodulación de la melatonina sobre el SMOR, se procedió al estudio de la actividad ponto-genículo-occipital en el gato reserpinizado y sus modificaciones como consecuencia de la administración de melatonina en diferentes dosis. Finalmente, se exploraron los patrones de secreción nocturna de melatonina, hormona del crecimiento y cortisol en dos grupos de sujetos: uno de pacientes con depresión mayor (diagnosticados de acuerdo con el DSM-III) y otro de voluntarios sanos. Se propone que el estudio de la relación pineal-melatonina-sueño puede ser un buen paradigma para entender los procesos de neuro modulación.
Evidencias de cambios en el sistema colinérgico después de la privación del smor
(1990) Salín-Pascual, Rafael J.; Granados-Fuentes, Daniel; Galicia-Polo, Lourdes; Nieves, Estela; González Zamorano, Edmundo; Méndez Júarez, Rocío; Chávez, José Luis; Huerto-Delgadillo, Lourdes; Ortega-Soto, Héctor A.; Departamento de Psicobiología. División de Investigaciones Clínicas. Instituto Mexicano de Psiquiatría
El sueño de movimientos oculares rápidos (SMOR) es disparado por neuronas colinérgicas del tegmento pontino después de que estas son desinhibidas del tono norepinefrínico ejercido por las células del Locus Coeruleus. En el presente trabajo se exponen tres experimentos que apoyan cambios en la transmisión colinérgica después de la privación del SMOR. La administración de fisostigmina a voluntarios sanos modificó el fenómeno de recuperación a la privación del SMOR, aumentando la frecuencia de aparición de los episodios pero sin modificar el tiempo total de SMOR. En el grupo que recibio el colinonimético, y que no estuvo privado de SMOR, se observó una mayor frecuencia de despertares, mientras que el grupo al que sí se le suprimió el SMOR, presentó, con la infusión de fisostigmina, una mayor frecuencia de episodios de SMOR. Por otro lado, un grupo de ratas wistar, sometidos a la privación de SMOR por el método de la plataforma durante 120 hrs. mostró una disminución de la conducta del bostezo inducido con fisotigmina, sin que hubiera diferencias con los animales en los grupos de control de estrés, quienes también redujeron su patrón de respuesta. En donde sí se observaron cambios fue en el nivel neurobioquímico, ya que el hacer el análisis de los receptores muscarínicos, los animales privados de SMOR mostraron una disminución en la densidad de los receptores muscarínicos, mientras que el grupo control de estrés mostró un aumento en la afinidad. En un tercer experimento se administró el anticolinérgico biperidén a un grupo de voluntarios sanos, a quienes se deprivó de SMOR durante 6 días, mientras que otros voluntarios recibieron placebo. El primer grupo mostró una inhibición del fenomeno de recuperación en el primer día de seguimiento, que se presentó también durante el segundo día de seguimiento. Un tercer grupo que recibió biperiden sin privación de SMOR, no mostró ninguna disminución del SMOR con el anticolinérgico, y únicamente se prolongó la latencia al primer SMOR en comparación con los valores basales. Los datos anteriores apoyan el efecto del sistema colinérgico como consecuencia de la maniobra de privación del SMOR. Es posible que éste sea parte del mecanismo antidepresivo propuesto para esta maniobra.
La melatonina es un modulador de la arquitectura celular
(1988) Benítez-King, Gloria; Huerto-Delgadillo, Lourdes; Villarreal, María Luisa; Antón-Tay, Fernando; Departamento de Neurofarmacología, División de Investigaciones clínicas, Instituto Mexicano de Psiquiatría. Calz. México-Xochimilco 101, Tlalpan 14370, México, D.F.
Los efectos de la melatonina desde el punto de vista fisiológico estan bien documentados, sin embargo, las acciones de la hormona a nivel subcelular se desconocen hasta la fecha. Hay evidencia que sugiere que la melatonina tiene efectos tanto citoplasmáticos como nucleares. Entre sus efectos en el citoplasma se ha sugerido indirectamente que la melatonina afecta al citoesqueleto. Este organelo celular participa en el mantenimiento de la morfología y la formación de acúmulos de agua (domos) en una línea celular derivada del riñon (MDCK). En este trabajo se estudió la acción que ejerce la melatonina sobre el citoesqueleto, medida como los cambios en la morfología y formación de domos en las células MDCK. Estas células se incubaron con 10-11, 10-9, 10-7, y 10-5 M de melatonina. Después de dos días de incubación, las células MDCK emitieron prolongaciones citoplasmáticas cortas que a los 4 días de cultivo se hicieron más largas hasta tocar a las células vecinas. Los análogos estructurales de la melatonina N-acetilserotonina, 6-OH melatonina y serotonina, no indujeron éstos cambios. Las células MDCK, sembradas a alta densidad y cultivadas a confluencia durante 6 y 12 días, formaron una mayor cantidad de domos. Los análogos de la melatonina a concentraciones de 10-9 y 10-11M no mostraron éste efecto. Se demostró además, en este trabajo, que los microfilamentos de actina en las células tratadas con la melatonina durante 4 días, tienen una distribución diferente al de las células controles. Nuestros resultados sugieren que la melatonina modifica el citoesqueleto de las células MDCK. Esta modificación se ve traducida en cambios en la morfología de las células y en un incremento en la formación de domos.
Modulación del citoesqueleto microtubular por la interacción de melatonina con calmodulina: sus posibles implicaciones fisiológicas
(1993) Benítez-King, Gloria; Huerto-Delgadillo, Lourdes; Antón Tay, Fernando; Departamento de Neurofarmacología, División de Investigaciones Clínicas, Instituto Mexicano de Psiquiatría. Calz. México-Xochimilco 101, Col. San Lorenzo-Huipulco 14370 México, D.F.
Varios ritmos corporales se acoplan al fotoperiodo a través de la secreción rítmica de la hormona melatonina. Algunos trastornos mentales se han relacionado con modificaciones del rítmo de secreción de la melatonina por la pineal. El mecanismo a nivel celular por medio del cual la melatonina sincroniza los diferentas ritmos corporales no se conoce con exactitud. Recientemente se ha sugerido que la melatonina al actuar como un antagonista de la calmodulina, modula la dinámica de polimerización de los microtúbulos. Esta regulación a su vez explicaría el efecto de la hormona sobre la liberación de neurotransmisores y el transporte axoplásmico en el sistema nervioso central. El ensamble de los microtúbulos es un proceso dinámico que es inhibido por el sistema Ca2+/Calmodulina tanto in vivo como in vitro. Los antagonistas de calmodulina previenen esta inhibición por unión a la calmodulina activada por el calcio, bloqueando de esta manera la formación del complejo Ca2+/Calmodulina/tubulina/MAPs. La melatonina se une a la calmodulina y produce un alargamiento de los microtúbulos y el crecimiento de neuritas in vivo, sugiriendo que tiene un efecto antagonista sobre la actividad de la calmodulina. En este trabajo, estudiamos el efecto de la melatonina sobre la polimerización de microtúbulos in vitro. El ensayo de polimerización se llevó a cabo con tubulina purificada por dos ciclos de polimerización-despolimerización (6 mg/ml). La mezcla de reacción se incubó a 30° C. La polimerización se inició con la adición de GTP. Los cambios en la absorbancia se registraron a 350 nM cada 2 minutos. En condiciones control, la polimerización de microtúbulos progresó linealmente después de un tiempo de latencia de 2 minutos y alcanzó el equilibrio a los 20 minutos de iniciada la reacción. La velocidad de polimerización calculada en la fase lineal fue de 0.014 O.D./min. En presencia de 5 µM de calmodulina y 1 mM de CaCl2, la velocidad de polimerización disminuyo a 0.004 O.D./minuto, el periodo de latencia se alargo a 4 minutos y la polimerización se inhibió un 40% con respecto al control. Se observó que la melatonina 10-9 M, previno completamente el efecto inhibitorio de Ca2+/Calmodulina sobre la polimerización de los microtúbulos de manera semejante a dos antagonistas de calmodulina (10-5 M de trifluoperazina y 1 µg/ml de compuesto 48/80). Estos resultados apoyan que los rearreglos en el citoesqueleto inducidos por melatonina son mediados por su efecto antagonista sobre calmodulina.