Sistema Nervioso Central II

Neurotransmisión en el sistema nervioso central (II)
Seminario Práctico nº 7
Facultad de Medicina
Departamento de Farmacología y Terapéutica
Seminario Práctico Nº 7
NEUROTRANSMISIÓN EN EL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL (II).1.- Las técnicas de patch-clamp
El mecanismo de acción de muchos fármacos que actúan sobre canales iónicos en el
sistema nervioso central, se ha esclarecido gracias a las denominadas técnicas
electrofísiológicas de “patch-clamp”; este término es difícil de traducir pero significa
fijación de voltaje en un parche de la membrana celular. Tal ha sido el caso de los
anestésicos generales, el de las benzodiazepinas y el de los barbitúricos, cuyos
mecanismos de acción se conocen gracias a estas técnicas.
Un físico, Erwin Neher, y un médico, Bert Sakmann, ganaron el Premio Nóbel de
Medicina en 1991 por inventar las técnicas de patch-clamp y hacerlas asequibles a
cientos de laboratorios en todo el mundo (Fig. 1).
Fig. 1
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Cuestiones.1.1. Defina las configuraciones de la técnica de path-clamp denominadas
“parches in situ”, parche escindido fuera-fuera y parche escindido dentrofuera.
1.2. Indique el tipo de corrientes que pueden obtenerse con las configuraciones
de 1.1
1.3. Describa las configuraciones de “célula completa” y de “parche perforado”.
1.4. Describa el tipo de corrientes que se obtienen con las configuraciones de
1.3.
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2.- Un experimento que demuestra el mecanismo de acción del diazepam y del
flumacenilo.Los doctores M. Eghball, J.P. Curmi, B. Birnir y P.W. Gage, hicieron un elegante
experimento valiéndose de la técnica de patch-clamp en la configuración de “parche
escindido dentro-fuera”, en cultivos de neuronas hipocampales de rata neonata (Nature
388: 71-75, 1997). El experimento se representa en la figura 2.
Fig. 2
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Cuestiones.2.1. El trazado A se inició con la adición, al líquido de superfusión, de 5 µM de
GABA. ¿Qué significan las deflexiones del trazado de corriente? ¿Qué
características tienen?
2.2. El segundo trazado de la figura se inicia con la adición de GABA y 1 µM de
diazepam (DZ, flecha). ¿Qué observa en éste y en los tres siguientes
trazados obtenidos en presencia de GABA y diazepam?
2.3. El trazado Ba se obtuvo en presencia de 0,5 µM de GABA, una
concentración 10 veces menor que la utilizada en el trazado A. ¿Cómo son
las deflexiones en Ba, comparadas con A?
2.4. El trazado Bb se obtuvo en presencia de 0.5 µM de GABA y 1 µM de
diazepam. ¿Qué ha ocurrido?
2.5. El trazado Bc se obtuvo en presencia de GABA, diazepam y 10 nM de
flumazenilo. ¿qué ha cambiado con respecto al trazado anterior?
2.6. El trazado Bd se obtuvo en presencia de GABA, diazepam y 200 nM de
fluomazenilo. Ahora, los trazados Ba y Bd parecen idénticos. ¿Por qué?
¿Por qué no se suprimen totalmente las deflexiones de corriente en el
trazado Bd?
2.7. El histograma C representa la conductancia de los canales de GABA (¿qué
subtipo de receptor, GABAA o GABAB?) con los distintos tratamientos. Dz,
diazepam (1 µM), FL, flumazenilo, a las concentraciones nanomolares que
se indican. ¿Qué significado tienen las unidades de la ordenada
(picosiemens, pS)?
2.8. A la luz de los resultados de este experimento, deduzca las implicaciones
clínicas del mismo. Por ejemplo, en relación a la clara indicación del
diazepam para tratar las convulsiones en los niños o el “status epilepticus”.
O la utilización clínica del flumazenilo en anestesiología o en casos de
intoxicación por benzodiazepinas. O en procesos que requieren una
relajación muscular. O como ansiolíticos o hipnóticos.
2.9. La figura 3 es muy ilustrativa y puede ayudarle a comprender los sitios de
unión alostéricos de varios grupos de fármacos y sus efectos sobre el
receptor GABA (¿GABAA o GABAB?). ¿Qué ión permea el ionóforo del
receptor gabaérgico? ¿Qué señal produce, excitadora o inhibidora?
¿Despolarizante o hiperpolizante?
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Fig. 3
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3.- Un experimento que remeda los síntomas motores de la Enf. de Parkinson.El experimento de la figura 4 lo hizo el doctor Irwin Kopin en los Institutos de Salud
Pública, Bethesda, Maryland, EE. UU. Para ello creó una enfermedad de Parkinson
experimental en monos y midió la actividad locomotora y los cambios conductuales de
los mismos, antes y después de distintos tratamientos.
Fig.-4
Cuestiones.3.1. Interprete las unidades de las ordenadas del histograma.
3.2.¿Conoce la historia del MPTP? ¿Cuál es su nombre químico? ¿Cuál es su
mecanismo neurotóxico? ¿Qué papel desempeña la MAO en la neurotoxicidad por
MPTP? ¿Por qué disminuye tan drásticamente los tres parámetros de motilidad y
conducta? ¿De qué forma contribuyó el MPTP a conocer las bases neuroquímicas
de la enfermedad de Parkinson?¿Qué neurotransmisor y qué núcleos cerebrales
están más afectados en esta enfermedad?
3.3. La administración de ropirinol (rop. 0.1 mg/kg, vía oral) produjo una reversión muy
acusada de los efectos del MPTP. ¿A través de qué mecanismo se realiza esta
reversión?
3.4. También la administración de levodopa (50 mg/kg, oral) más benserazida (12.5
mg/kg, oral) (L-dopa) revirtió los déficits motores y conductuales producidos por el
MPTP. ¿Por qué se asoció benseracida a la levodopa? ¿Cuál es el mecanismo
implicado en la reversión de los efectos del MPTP por la levodopa? ¿qué relevancia
clínica tiene la asociación levodopa-benserazida, o levodopa-carbidopa?
3.5. Sin embargo la bromocriptina sólo revirtió, parcialmente, los movimientos de la
cabeza, pero no la actividad locomotora ni el número de saltos que daban los
monos. ¿Por qué? ¿Cuál es el fundamento de la utilización de la bromocriptina en
la hiperprolactinemia? ¿Qué receptor está implicado y en qué situación clínica se
utiliza?
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4.- Un problema farmacocinético de anestesia general.La figura 5 muestra una familia de curvas que representan la velocidad de equilibrio
entre alvéolo (FA = concentración del anestésico en alvéolo) y aire inspirado
(FI=concentración del anestésico en el aire inspirado) de varios anestésicos generales
inhalatorios.
Fig.- 5
Cuestiones.4.1. ¿Qué anestésicos son más solubles en sangre y tejidos, los que alcanzan con más
rapidez el equilibrio FA/FI, o los que alcanzan dicho equilibrio con más lentitud?
4.2. ¿Qué anestésico inducirá con más rapidez la anestesia general? ¿Por qué?
4.3. Y al contrario, ¿con qué anestésico se saldrá antes de la anestesia, una vez
finalizada la intervención quirúrgica? ¿Por qué?
4.4. A pesar de su rapidez para alcanzar el equilibrio FA/FI, la utilización de óxido
nitroso como único agente anestésico presenta problemas para alcanzar la
anestesia completa. ¿Por qué? ¿Debería asociarse con otro anestésico general?
¿Con cuál? ¿Por qué a pesar de sus limitaciones cinéticas, continúa teniendo
vigencia el óxido nitroso?
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5.- Un problema de inducción de la anestesia general.El pentotal sódico (tiopental) es un barbitúrico que, administrado intravenosamente,
induce la anestesia general en pocos segundos; la duración de la anestesia es de pocos
minutos. En el experimento de la figura 6 se han medido los niveles séricos de tiopental
(ordenada) en función del tiempo (abscisa), tras una sola dosis intravenosa del fármaco,
en un paciente que se iba a someter a una intervención quirúrgica.
Fig.- 6
Cuestiones.5.1.-Inicialmente, los niveles séricos de tiopental alcanzan un valor cercano a los 100
µg/ml. ¿Explicaría esto la rápida inducción de la anestesia? ¿Sobre qué propiedad
farmacocinética se fundamenta dicha inducción rápida?
5.2.-La curva de niveles circulantes de tiopental semeja a una curva bi-exponencial
con un componente rápido inicial y otro más lento tardío.¿Qué consecuencias
tiene el componente rápido para la duración de la anestesia?
5.3.-¿Y el componente lento, qué relevancia clínica puede tener? ¿Sería igual en un
sujeto delgado y en otro obeso?
5.4.-¿En qué circunstancias clínicas estaría indicada una inducción rápida de la
anestesia general, pero de tan corta duración?
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