Hay grandes desafíos en el tratamiento de la depresión. Entre ellos, el hecho de que casi 50% de los pacientes no responden bien a las drogas disponibles y el tiempo que las medicaciones convencionales demoran en comenzar a producir efectos. Un grupo vinculado a la Universidad de San Pablo (USP) resolvió abordar el segundo problema, apuntando un camino para tratamientos que tuvieran resultados más rápidos sobre la depresión, ya que los efectos de las drogas convencionales llevan de tres a cinco semanas para ser observados. Los investigadores usaron moduladores epigenéticos -en este caso, drogas que integran un sistema complejo que controla activación y el desligamiento de los genes- para intentar "apagar" las consecuencias del stress y las marcas epigenéticos que el mismo induce.
La exposición al estrés es un factor clave para desencadenar procesos depresivos. Altera ciertos marcadores epigenéticos en el cerebro y provoca cambios en los genes relacionados con la neuroplasticidad (la capacidad del cerebro para modificarse a sí mismo en relación con las experiencias). Y esto se debe a que el estrés aumenta la metilación del ADN en estos genes (agregando radicales metilo a la molécula). La metilación es, en general, un mecanismo represivo: provoca la condensación de la cromatina en el núcleo celular, impide que los factores de transcripción lean información y el gen no es transcripto. La mayoría de los antidepresivos en el mercado funcionan reduciendo este proceso de metilación del ADN.
El equipo de la profesora Sâmia Regiane Lourenço Joca, vinculada al Departamento de Ciencias Biomoleculares de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de Ribeirão Preto (FCFRP-USP), y a la Universidad de Aarhus, en Dinamarca, decidió investigar con mayor precisión una de las proteínas del sistema nervioso llamada BDNF (factor neurotrófico derivado del cerebro, por su sigla en inglés), una neurotrofina con un efecto ya bien documentado en la regulación de la plasticidad de las neuronas. “El estrés disminuye la expresión del BDNF y, como ya se demostró en la literatura, si se bloquea la señalización del BDNF, el efecto del antidepresivo no ocurre. Así que fuimos directamente al grano”, explica Joca.
El grupo trabajó con la siguiente hipótesis: el estrés aumentaría la metilación del gen BDNF, lo que disminuiría su expresión, y esta reducción estaría relacionada con la conducta depresiva. “Entonces pensamos: si administráramos un modulador genético que inhiba la metilación del ADN, este proceso no ocurriría, los niveles de BDNF serían normales y habría un efecto antidepresivo. Si el efecto antidepresivo está relacionado con la normalización de este perfil de metilación -por tanto, los fármacos convencionales tardan en actuar porque tardan en eliminar los cambios provocados por el estrés-, imaginamos que, al modular directamente estos mecanismos epigenéticos, el efecto aparecería rápidamente. Y eso es exactamente lo que observamos".
Los resultados se encuentran en el artículo "Modulación de la metilación del ADN y la expresión génica en vías de neuroplasticidad cortical de roedores ejerce efectos antidepresivos rápidos", publicado en la revista Molecular Neurobiology el pasado mes de octubre.
Apoyado por la FAPESP, el estudio coordinado por Joca tiene a la becada Amanda Juliana Sales como primera autora. Otros dos estudiantes de Joca, Izaque S. Maciel y Angélica C. D. R. Suavinha, son coautores del artículo.
“Probamos dos fármacos, uno utilizado para tratar el cáncer (gliomas) y el otro totalmente experimental. Es importante señalar que no son fármacos con los que se pueda tratar la depresión, pues si disminuyen la metilación del ADN de forma irrestricta, aumentarán la expresión de varios genes, no solo del gen de interés. Por tanto, habrá efectos adversos. No se trata de abrir perspectivas para nuevos antidepresivos, pero el resultado del estudio señala un camino interesante para nuevos enfoques de tratamiento ”, explica Joca.
Desamparo aprendido
Para probar la hipótesis de un efecto más rápido de los moduladores epigenéticos, fue necesario utilizar (y validar) un modelo en el que las distinciones entre tratamiento crónico y agudo fueran muy evidentes. Así, los científicos validaron inicialmente, con estudios en ratas, el modelo de depresión inducida por estrés y el tratamiento con fármacos convencionales, conocido como modelo de “indefensión aprendida”. Los animales se exponen a un estrés ineludible y, siete días después, se vuelven a poner en esa situación, pero esta vez hay una forma de escapar o evitar el estrés (moviéndose al lado opuesto de la caja en la que se encuentran). Los resultados de las pruebas de comportamiento mostraron un mayor número de fallos en el aprendizaje de esta información en animales estresados, en comparación con animales no estresados, como se esperaba. Este comportamiento fue mitigado por el tratamiento crónico con antidepresivos convencionales y por el tratamiento agudo con moduladores epigenéticos.
“Es este comportamiento lo que llamamos desamparo aprendido. Algo similar ocurre en el estado depresivo en los seres humanos: la sensación de que no hay nada que la persona pueda hacer para mejorar una situación. Es un modelo validado. Cuando se les trata continuamente con antidepresivos, los animales vuelven a la normalidad y, en términos de comportamiento, se parecen a los animales no estresados. Pero esto solo sucede si han sido tratados repetidamente, que es lo que también se ve en humanos en estado depresivo: la persona tiene que tomar el medicamento de forma continua; no hay ningún efecto agudo con una sola dosis ".
El grupo también utilizó una prueba de natación forzada para estresar a los animales y observó su comportamiento 24 horas después. La reducción del estrés de la natación forzada también se realiza mediante el uso de antidepresivos. Establecido que el modelo funcionó, en otra ronda de experimentos, los científicos dieron a los animales estresados solo una inyección de los moduladores epigenéticos. Y ellos promovieron un efecto antidepresivo.
Contraprueba
Como moduladores, el equipo probó dos fármacos diferentes (5-AzaD y RG108) que tienen el mismo mecanismo: inhiben la enzima responsable por la metilación de ADN. “Las dos drogas no están relacionadas químicamente. Queríamos evitar la posibilidad de que un mecanismo inespecífico de uno de los fármacos fuera responsable del efecto. Trabajamos con fármacos completamente diferentes y obtuvimos el mismo resultado. Hicimos la medición en dos momentos: en uno de los grupos, justo después del estrés ineludible; y, por otro, antes de la prueba de impotencia. Vimos un rápido efecto antidepresivo en ambas circunstancias”, resume Joca.
Luego, el grupo eligió uno de los fármacos, el 5-AzaD, para realizar un análisis molecular. Es un proceso que proporciona un perfil de metilación del gen de interés para la investigación. "Vimos que el estrés realmente aumentó la metilación del gen que codifica BDNF y TrkB, otra proteína en el sistema nervioso, y esto fue discretamente atenuado con nuestros tratamientos".
Como el resultado molecular fue bastante sutil, los científicos establecieron una nueva contraprueba. "En otro modelo, reproducimos los mismos resultados de la natación forzada e inyectamos el fármaco sistémicamente, pero también administramos un inhibidor de la señalización de BDNF en la corteza y vimos que el efecto antidepresivo no se produjo".
El artículo publicado por los investigadores es una continuación del trabajo que viene realizando su equipo hace años. “En 2010 publicamos un artículo que mostraba que estos fármacos tenían efecto antidepresivo; poco después, publicamos otro artículo mostrando que el antidepresivo regula la metilación del ADN. Y ahora, lo interesante de este trabajo, es que mostramos que, con una intervención aguda, tenemos este efecto antidepresivo. Es la primera vez que se demuestra que los moduladores epigenéticos tienen un rápido efecto antidepresivo ".
Amanda Juliana Sales continúa sus estudios de posdoctorado con una beca de la FAPESP, asociada al grupo del profesor Francisco Silveira Guimarães, en la Facultad de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP-USP).
Al artículo “Modulation of DNA Methylation and Gene Expression in Rodent Cortical Neuroplasticity athways Exerts Rapid Antidepressant - Like Effects" puede accederse en https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33025509/.
Traducción Programa INFOCIENCIA