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Diseñan compuestos que reducirían daño neuronal en trastornos como ansiedad y depresión
La simulación computacional permitió diseñar 4 compuestos que reducirían daños en canales eléctricos neuronales a causa de la ansiedad o la depresión. Foto: Christian Becerra Rivas, doctor en Química de la UNAL/archivo Unimedios.
Los tratamientos utilizados hoy solo tienen una efectividad moderada contra estos daños. Foto: Jeimi Villamizar, Unimedios.
La simulación computacional permite diseñar moléculas cada vez más precisas para atacar los daños neuronales. Foto: Jeimi Villamizar, Unimedios.
El modelo se probó en ratas de laboratorio y mostró hasta un 70 % de efectividad. Foto: archivo Unimedios.
Compuesto sintetizado en el laboratorio. Foto: Christian Becerra Rivas, doctor en Química de la UNAL.
Christian Becerra Rivas, doctor en Química de la UNAL. Foto: Christian Becerra Rivas, doctor en Química de la UNAL.
Los fármacos empleados hoy para tratar estos trastornos tienen una efectividad moderada, ya que además de provocar efectos adversos –como mareos, alteraciones del sueño o “efecto rebote”–, también hacen que los pacientes generen dependencia a su consumo, por lo que el cuerpo empieza a requerir mayores dosis.
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), después de la pandemia los casos de ansiedad y depresión se han incrementado en un 25 %, por lo que se ha convertido en un problema latente que necesita de estrategias más efectivas para mejorar la calidad de vida de las personas que las padecen.
El doctor en Química Christian Becerra Rivas, de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), evaluó las rutas –o canales– que permiten que en el cerebro fluya el intercambio eléctrico y que se ven afectadas en estos trastornos. Concretamente se enfocó en dos: el canal del receptor GABAA y el canal de sodio NaV1.7, largas cadenas de proteínas que tienen “bolsillos de recepción de ligandos”, es decir que en algunas partes hay mayor probabilidad de que ciertas moléculas se adhieran y tengan un impacto.
Las células están cubiertas por una membrana (la piel de la célula) que conecta el interior con el exterior por medio de canales, que son como los poros, y permiten la entrada de iones –partículas cargadas eléctricamente– como sodio o calcio, esenciales para el funcionamiento neuronal.
Sin embargo, cuando hay daños en el puente, los iones pueden pasar de manera desmedida porque no hay control, o simplemente no pasar. Esta investigación evaluó 350 moléculas que tendrían un efecto tanto para arreglar dichos puentes como para interrumpirlos; 4 de ellos servirían como fármacos a futuro.
La clave de este trabajo está en la simulación computacional, que disminuye costos y tiempo pues no es necesario probar todas las moléculas en animales sin saber su eficacia y seguridad. En esta técnica se utiliza la composición en 3D de los canales GABAA y de sodio NaV1.7 –disponibles para uso gratuito en internet– para diseñar en un software las moléculas para que interactúen allí.
“Así se observa si la energía que tiene un compuesto permitiría o no su adhesión a los puntos de la proteína en donde provocaría un efecto; allí podrá abrir o no las puertas para que la electricidad –o iones– fluya”, asegura el investigador, integrante del grupo Estudios en Síntesis y Aplicaciones de Compuestos Heterocíclicos (GESACH) de la UNAL y quien trabajó con el Grupo de Investigaciones en Farmacología Molecular (Farmol), del Departamento de Farmacia.
Inicialmente se plantearon 4 familias de compuestos, 2 de las cuales se probaron en el receptor GABAA: pirazolo [1,4] tiazepinonas y pirimidinil tiazolidin-4-onas. Algunos de los compuestos tuvieron un buen desempeño para acoplarse y serían promisorios como agentes anticonvulsivantes o contra nerviosismo extremo.
Las otras 2 familias: pirazolil-3-hidroxiindolinonas y 1,3,5-triaril pirazoles se ensayaron en el canal de sodio y presentaron una interacción óptima con el canal, por lo que serían una diana terapéutica para tratar dolores musculares y neuropáticos.
“Para diseñar los compuestos se tienen como referencia la estructura de los fármacos utilizados ahora y otros compuestos, como por ejemplo una toxina del pez globo que ha demostrado poder para ocluir el canal de sodio disminuyendo las dolencias; sin embargo en la simulación se regula la afinidad de las moléculas propuestas para que no haya efectos adversos”, indica el doctor Becerra.
En el laboratorio se sintetizaron cantidades mayores de las que se suelen obtener en síntesis a microescala, con hasta 5 gramos por cada uno. “Esta parte de la investigación fue retadora, ya que el proceso para generar una molécula con ese grado de complejidad toma bastante tiempo”, asegura.
Como parte de otro estudio del grupo de investigación se tomaron los 4 compuestos para probarlos en 80 ratones de laboratorio. Durante 10 ensayos se midió su comportamiento en pruebas de destreza y habilidad.
Al parecer con uno de los compuestos más del 70 % de los animales inyectados tuvieron un mejor desempeño, lo cual demuestra la importancia de categorizar y sintetizar las moléculas que en un futuro podrían ser la respuesta para generar mejores fármacos contra estos trastornos.
