SITIOS DE ACCIÓN PARA PUMILIOTOXINA-B (PTX

SITIOS DE ACCIÓN PARA PUMILIOTOXINA-B (PTX

SITIOS DE ACCIÓN PARA PUMILIOTOXINA-B (PTX-B) Y
BATRACOTOXINA (BTX) EN EL CANAL DE SODIO DEPENDIENTE DE
VOLTAJE Y EVOLUCIÓN DE ESTE CANAL EN EL SISTEMA NERVIOSO DE
PHYLLOBATES SP. (ANURA; DENDROBATIDAE)
Por: Santiago Castaño. Departamento de Ciencias Fisiológicas
La fuente primaria de los alcaloides lipofílicos encontrados en la piel de las ranas de la
familia Dendrobatidae de los géneros Phyllobates, Dendrobates, y Epipedobates que
habitan en el Chocó biogeográfico colombiano es desconocida (Daly et al. 2002). Hasta
el momento se han identificado cerca de 500 alcaloides provenientes de estas ranas,
muchos de los cuales han demostrado tener propiedades bioactivas. Entre los más
importantes cabe destacar la histrionicotoxina (HTX) que como bloqueador no
competitivo de los receptores nicotínicos tiene un potencial uso farmacológico como
relajante muscular (Daly 1998); la pumioliotoxina (PTX) que modifica la actividad de los
canales de sodio dependientes de voltaje y tiene un potencial uso farmacológico como
molécula cardiotónica; la batracotoxina (BTX) que igualmente modifica la actividad de
los canales de sodio dependientes de voltaje y es uno de los venenos mas poderosos
conocidos hasta ahora (Daly 1998); y la epibatidina que actúa como agonista nicotínico
de alta afinidad y a la cual se le ha atribuido el ser un potente analgésico (Daly 1998). Los
alcaloides son compuestos cíclicos que contienen al menos un nitrógeno en su anillo. Son
compuestos ampliamente reconocidos por su actividad farmacológica. Mientras algunos
son potentes venenos, otros tienen un uso clínico importante como analgésicos,
antimaláricos, antiespasmódicos, antihipertensivos, y para el tratamiento de alteraciones
mentales y el cáncer. Entre los alcaloides más usados podemos mencionar la nicotina, la
cocaína, la quinina, la emetina, la reserpina, la vinblastina, la estricnina, la morfina, y la
codeína. Igualmente, existen compuestos derivados de los alcaloides naturales como la
ergotamina tartrato que también tienen aplicaciones terapéuticas. Generalizando,
podemos decir que los alcaloides combinan dos propiedades fundamentales; alta potencia
y adecuada biodisponibilidad que, los convierten en una materia prima ideal para la
búsqueda de nuevos compuestos que tengan valor terapéutico.
Los animales a diferencia de las plantas tenemos capacidad de movimiento, lo cual nos
confiere mayor habilidad adaptativa frente a las demandas del medio ambiente externo.
La capacidad de movimiento y la capacidad de raciocinio de los humanos, se basan en las
propiedades excitables de los tejidos nervioso y muscular. El canal de sodio dependiente
de voltaje es sin lugar a dudas la macromolécula principal en la evolución de las
propiedades excitables en los animales. Por lo cual, entender su proceso evolutivo y sus
mecanismos de activación e inactivación, es clave para comprender la codificación de
señales en el sistema nervioso y por esta vía quizá, las funciones mentales superiores.
Así, los procesos de activación e inactivación son de importancia cardinal en la función
del canal de sodio. El primero permite la despolarización de las células excitables y el
segundo da paso a la repolarización de las mismas. Para no ir muy lejos en la importancia
de estas dos propiedades del canal de sodio, basta mencionar que la conducción del
potencial de acción en el axón es sólo posible gracias a su secuencialidad en el tiempo,
duración y dependencia de voltaje. Los agentes farmacológicos que interfieren con la
actividad del canal de sodio han sido herramientas fundamentales para estudiar su
mecanismo de activación, de inactivación, la permeabilidad, y el papel jugado por el
canal en la excitabilidad celular. La BTX, la veratridina, y la PTX, son entre otros,
importantes agentes farmacológicos que interfieren con la inactivación, y posiblemente
con la activación del canal de sodio. Los tres son alcaloides y su consumo o inyección
tiene un poderoso efecto toxico en los mamíferos. Estas toxinas han sido ampliamente
utilizadas para el estudio de la inactivación de los canales de sodio, y se considera que la
determinación del sitio de acción de BTX y PTX contribuirá grandemente a entender este
mecanismo, y en menor medida el de la activación de estos canales. Hasta ahora, la
determinación del sitio de acción de estas toxinas se ha basado en elaborar clones del
canal de sodio de mamíferos en los cuales se inducen mutaciones en sitios discretos,
reemplazando uno varios aminoácidos por otros, y estudiando la sensibilidad de estos
clones a la BTX y la PTX. Sin embargo, estos estudios han arrojado resultados muy
variados que hacen difícil su interpretación en conjunto y en ultimas no permiten elucidar
firmemente el sitio de acción de estas toxinas. Un aporte fundamental para la
determinación del sitio de acción de estas toxinas es la clonación del canal de sodio
dependiente de voltaje de las ranas del genero Phyllobates, que es insensible a BTX y a
PTX. La comparación de las secuencias de los canales de sodio de mamífero y de los
anuros permitirá la identificación de las partes no homologas de la secuencia de
aminoácidos de los dos canales. La combinación del canal de sodio de los anuros con las
secuencias de aminoácidos sospechosas de ser el sitio de acción de las toxinas en el canal
de los mamíferos debe otorgarle sensibilidad al canal de los anuros. La reciente
elucidación de la estructura terciaria de un canal de potasio sensible a voltaje, por
técnicas de difracción de rayos X, en conjunto con la determinación del sitio de acción de
las toxinas, nos permitirá estudiar su efecto en la inactivación y su posible impacto en la
activación del canal de sodio. Igualmente, la determinación del sitio de acción será
importante para entender el mecanismo de interacción entre las toxinas y su sitio
receptor, lo cual puede brindar información importante para la elaboración de fármacos
que interfieran con la actividad de este canal y que tengan un valor terapéutico destacado.
Finalmente, la clonación del canal de los anuros brindara nueva información a aquellas
personas que estudian la evolución de canales iónicos y adicionalmente, se entregará una
nueva secuencia genética del patrimonio medioambiental colombiano. Con base en lo
anterior en esta propuesta de investigación proponemos también determinar cuál es el
sitio (los sitios) de acción de la BTX y de la PTX en el canal de sodio dependiente de
voltaje de mamíferos?