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Alteraciones del ciclo circadiano en las enfermedades psiquiátricas: papel sincronizador de la melatonina en el ciclo sueño-vigilia y la polaridad neuronal
(Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calz. México-Xochimilco 101, Col. San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, México, D.F. Tel. 4160-5000., 2011) Jiménez-Rubio, Graciela; Solís-Chagoyán, Héctor; Domínguez-Alonso, Aline; Benítez-King, Gloria; Departamento de Neurofarmacología. Subdirección de Investigaciones Clínicas. Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñíz; bekin@imp.edu.mx; graylin@imp.edu.mx
Los ritmos circadianos son patrones de oscilación con un periodo cercano a 24h que se observan en los procesos fisiológicos. En los mamíferos se han descrito funciones biológicas con regulación circádica tal como el ciclo sueño-vigilia. La administración de la melatonina, una indolamina secretada por la glándula pineal, sincroniza los ritmos circadianos. En los humanos, este efecto se ha estudiado en sujetos con síndrome de «fase de retraso de sueño», personas que sufren el síndrome de jet lag, en los trabajadores nocturnos y en los invidentes. La melatonina puede reducir los síntomas de jet lag y mejorar la calidad del sueño, además de acelerar la sincronización de la fase circadiana al tiempo local. Los niveles de la melatonina disminuyen con la edad y en las enfermedades neurodegenerativas y psiquiátricas. Los pacientes con enfermedad de Alzheimer muestran alteraciones del sueño como cambios en su ritmicidad y en su estructura. La administración de la melatonina a estos pacientes provoca mejoría en los síntomas de agitación que se presentan al atardecer. Los pacientes con trastorno bipolar manifiestan insomnio asociado con la fase de manía e hipersomnia durante la fase de depresión. Estas alteraciones en el sueño se relacionan con un desfasamiento del ritmo circadiano y/o arritmia. En pacientes con depresión y con esquizofrenia existe una disminución en los niveles plasmáticos de la melatonina en ambas fases del ciclo luz-oscuridad. La administración de melatonina incrementa la eficiencia del sueño en ellos. Además de las alteraciones en el sueño y en el ritmo de secreción de la melatonina observado en pacientes neuropsiquiátricos, existen cambios estructurales y funcionales en regiones específicas cerebrales que son producidas por la pérdida neuronal o por alteraciones de la polaridad y de la morfología neuronal, que son funciones reguladas por el citoesqueleto. A pesar de la información que existe sobre el papel de la melatonina como un sincronizador de los ritmos biológicos, no se conoce si ésta sincroniza la citoarquitectura neuronal. Está descrito que en organismos unicelulares, en plantas y en especies de vertebrados, existen cambios rítmicos en la organización del citoesqueleto asociados con el fotoperiodo. En células en cultivo la melatonina produce un aumento en la formación de los microtúbulos. En roedores, la administración de esta indolamina y la exposición a la oscuridad constante produce un incremento en el contenido de los microtúbulos en la glándula pineal. Sin embargo la exposición constante a la luz, que inhibe la síntesis de la melatonina, produce un incremento en el contenido de los microtúbulos hipotalámicos, en tanto que el RNAm de ?-tubulina en el hipotálamo, el hipocampo y la corteza cerebral, se incrementa durante el día. La regulación cíclica de la organización de los microfilamentos de actina inducida por la melatonina se ha demostrado en células de riñón en cultivo. La melatonina provoca un incremento en la reorganización de actina asociado con un aumento en la formación de domos los cuales son un índice del transporte bidireccional de agua en las células epiteliales. En tanto que, en estudios en roedores, se ha observado que los niveles de RNAm de actina se incrementan durante la noche en el hipocampo y en la corteza. Sin embargo, otros estudios señalan que la melatonina tiene un efecto inhibitorio en la síntesis de actina en el hipotálamo. En esta revisión se describe el papel sincronizador de la melatonina en el ciclo sueño-vigilia y en la estructura del citoesqueleto neuronal. Asimismo, se menciona cómo en las enfermedades neuropsiquiátricas el ritmo de secreción de la melatonina se encuentra alterado, lo cual se puede asociar con una desorganización del citoesqueleto neuronal
Altered microtubule associated proteins in schizophrenia
(2007) Benítez-King, Gloria; Ramírez-Rodríguez, Gerardo; Ortíz-López, Leonardo; Instituto Nacional de Psiquiatría, Departamento de Neurofarmacología, Subdirección de Investigaciones Clínicas,México, D.F. México; bekin@imp.edu.mx
Altered subcellular distribution of the 75-kDa DISC1 Isoform, cAMP accumulation, and decreased neuronal migration in schizophrenia and bipolar disorder: Implications for neurodevelopment
(Wiley-Blackwell, 2015) Muñoz-Estrada, Jesús; Benítez-King, Gloria; Berlanga, Carlos; Meza, Isaura; Department of Molecular Biomedicine, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Mexico; imeza@cinvestav.mx
Cannabis users show enhanced expression of CB1-5HT2A receptor heteromers in olfactory neuroepithelium cells
(Humana Press, 2018) Galindo, Liliana; Moreno. Estefanía; López-Armenta, Fernando; Guinart, Daniel; Cuenca-Royo, Aida; Izquierdo-Serra, Mercè; Xicota, Laura; Fernandez, Cristina; Menoyo, Esther; Fernández-Fernández, José M.; Benítez-King, Gloria; Canela, Enric I.; Casadó, Vicent; Pérez, Víctor; de la Torre, Rafael; Robledo, Patricia; Neuropsychiatry and Addictions Institute (INAD) of Parc de Salut Mar, Centro de Investigación Biomédica En Red de Salud Mental G21, Mental Health Research Group, IMIM-Hospital del Mar Research Institute, Barcelona, Spain; probledo@imim.es (Robledo, Patricia)
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.
Characterization of indorenate effects on brain monoamine metabolism
(1991) Benítez-King, Gloria; Antón-Tay, Fernando; Departmento de Neurofarmacología, Instituto Mexicano de Psiquiatría Mexico
El cultivo de precursores neuronales del epitelio olfatorio: Un modelo para estudiar la neurofisiopatología de la esquizofrenia
(Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calz. México-Xochimilco 101, Col. San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, México, D.F. Tel. 4160-5000., 2012) Solís Chagoyán, Héctor; Domínguez-Alonso, Aline; Calixto, Eduardo; Benítez-King, Gloria; Departamento de Neurofarmacología. Subdirección de Investigaciones Clínicas. Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz; bekin@imp.edu.mx
La esquizofrenia (EZ) es un trastorno psiquiátrico que se caracteriza por la presencia de delirios, alucinaciones, pensamiento desorganizado, lenguaje desestructurado, alteraciones del comportamiento social y aplanamiento afectivo, entre otros síntomas. Los pacientes con EZ también presentan un déficit en la capacidad olfatoria desde la fase prodrómica del trastorno. El déficit olfatorio en la EZ puede presentarse por alteraciones anatómico-estructurales del SNC o por anomalías a nivel periférico en el epitelio olfatorio. Las alteraciones principales del SNC son la disminución del volumen de los bulbos olfatorios, de estructuras de la corteza olfatoria primaria, del hipocampo y de la amígdala coronal. El epitelio olfatorio en los estadios tempranos de la EZ presenta anomalías funcionales en la diferenciación y en la respuesta biofísica de las neuronas sensoriales olfatorias, lo que sugiere que existe un desacoplamiento de la transducción olfatoria. El cultivo celular del epitelio olfatorio ha permitido aislar células progenitoras multipotenciales que poseen la capacidad de proliferar y diferenciarse en neuronas y glía. El estudio de este modelo podría aportar evidencia sobre las causas que explicarían el déficit olfatorio en la esquizofrenia y permitiría estudiar hipótesis que intenten explicar las causas de la fisiopatología de este trastorno en el neurodesarrollo así como detectar biomarcadores genéticos, proteómicos o funcionales que permitan un diagnóstico biológico.
Densidad de los probables receptores dopaminérgicos D2 en los linfocitos de pacientes esquizofrénicos paranoides
(1990) Heinze, Gerardo; Benítez-King, Gloria; Ortega Soto, Héctor; Cortés, José; Huerto, Lourdes; Ariza, Raúl L.; División de Servicios Clínicos. Instituto Mexicano de Psiquiatría. Calz. México-Xochimilco, Tlalpan 14370, México, D.F.
Recientemente Bondy y cols. reportaron un incremento en el numero de probables receptores dopaminérgicos en linfocitos de pacientes esquizofrénicos. Esta evidencia sugiere que los receptores periféricos para dopamina podrían ser utilizados como un marcador de vulnerabilidad para padecer le enfermedad, el cual se hereda junto con la tendencia a padecer la enfermedad. El hallazgo de Bondy es controvertido ya que otros autores no han podido reproducir la union de 3H espiperona en linfocitos. En el presente trabajo se incluyó a 30 pacientes esquizofrénicos paranoides, 34 familiares en primer grado de estos pacientes y 20 voluntarios sanos. Los resultados sugieren que los pacientes con esquizofrenia paranoide y sus familiares presentan valores de Kd semejantes, no así el grupo de voluntarios sanos, que presenta valores de Kd distintos. Dentro del gupo de pacientes se encontró una tendencia bimodal en cuanto al comportamiento de Kd y Bmax, lo cual sugiere que a pesar de ser un grupo clínicamente homogéneo, su comportamiento biológico es distinto, pudiéndose tratar de dos poblaciones biológicamente diferentes.
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 distribución de filamentos intermedios en las células N1E-115
(1995) Benítez-King, Gloria; Ríos, Amelia; Grimaldo, José Carlos; 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.
En los años recientes hemos demostrado que uno de los mecanismos de acción de la melatonina (MEL), ocurre a nivel intracelular. La hormona se une a la calmodulina con alta afinidad (188 pM) en presencia de calcio y antagoniza su actividad. Recientemente hemos encontrado que la MEL además de antagonizar la actividad de la calmodulina, activa a la proteína cinasa C (PKC) in vitro y sinergiza la estimulación producida por esteres del forbol. Esta evidencia ha sugerido que la MEL además de unirse a la calmodulina in vivo, también podría unirse a la PKC modulando su actividad. La activación de la PKC citosólica, se acompaña de su traslado al citoesqueleto y a la membrana donde fosforila a la vimentina, causando el desensamble de los filamentos intermedios (IF) y modificando el soporte y la integración del espacio intracelular, así como la transducción de señales. En este trabajo se estudió el efecto de la MEL sobre la actividad de la PKC y la distribución de los IF de vimentina en las células NIE-115. Los resultados señalaron que en condiciones basales, el 99% de actividad de la enzima se encuentra en la fracción citosólica, y que en las células incubadas con MEL 1 nM durante 5-30 min y hasta 3 y 6 hrs, la mayor actividad se encuentra en la fracción citoesqueleto-membranal. Estos resultados sugieren que la hormona activa a la PKC y la traslada del citosol a la membrana y al citoesqueleto. También, por inmunofluorescencia de doble marcaje, se encontró que la MEL modificó la distribución subcelular de la PKC. En las células de neuroblastoma incubadas con 1 nM de la hormona, la enzima se detectó en estructuras filamentosas cortas, en tanto que en las células incubadas con el vehículo la PKC se encontró en estructuras filamentosas delgadas y con un patrón de fluorescencia difuso. Junto con los cambios en la distribución y la actividad de la PKC, se observó que la MEL modificó la estructura de los IF. En las celulas incubadas con la hormona, los IF de vimentina se observaron como estructuras filamentosas cortas, rectas y mucho menos densas que en las células incubadas con vehículo, en donde los IF se observaron como estructuras fibrosas onduladas poblando densamente al citoplasma y orientadas del núcleo a la periferia celular. Estos resultados indican que la MEL in vivo, además de unirse a la calmodulina es capaz de interaccionar con otras proteínas intracelulares con actividad funcional y corroboran que la hormona podría modular la actividad de sus células blanco a través de la fosforilación de proteínas. Los resultados también apoyan la hipótesis de que la MEL sincroniza la actividad celular con el fotoperiodo por medio de la modulación cíclica de la arquitectura celular.
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.
El efecto de la melatonina sobre la fosforilación de proteínas en una preparación de sinaptosomas del hipotálamo de la rata
(1998) Hernández, Ma. Eugenia; Galicia, Lourdes; Antón-Tay, Fernando; Benítez-King, Gloria; Instituto Mexicano de Psiquiatría, Depto. Neurofarmacología, DIC., México-Xochimilco 101, Col. San Lorenzo Huipulco, 14370, México, D.F.
Hay evidencias de que la melatonina podría participar en la patofisiología de algunas enfermedades mentales. Esta hormona modifica la síntesis y liberación de neurotransmisores en el sistema nervioso central. La fosforilación de proteínas desempeña un papel crucial en la fisiología neuronal. En particular, la fosforilación de la sinapsina I por la cinasa II dependiente de calmodulina, modula el transporte de las vesículas y la liberación de los neurotransmisores en la terminal sináptica. Recientemente se describió que la melatonina in vitro inhibe la actividad y la autofosforilación de la cinasa II dependiente de la calmodulina. Como una primera etapa para entender el mecanismo por medio del cual la melatonina modula la liberación de neurotransmisores, en este trabajo se estudiaron los efectos de la hormona sobre la fosforilación de proteínas en una preparación de sinaptosomas obtenidos del hipotálamo de la rata. Los resultados señalaron que los sinaptosomas despolarizados con concentraciones altas de potasio liberaron 3H-GABA y aumentaron la fosforilación de las proteínas en un 50 %. La melatonina (1 nM) inhibió la fosforilación de las proteínas de peso molecular de 50,54,58-60 y 87 kd en sinaptosomas basales (30 %) y despolarizados con concentraciones altas de potasio (50 %). Los resultados sugieren que la hormona, al actuar como un antagonista de calmodulina e inhibir la fosforilación de proteínas, puede modular la liberación de neurotransmisores.
Efecto de la melatonina sobre la unión del [3H]-dibutirato de forbol a la proteína cinasa C
(1997) Benítez-King, Gloria; Ramírez Rodríguez, Gerardo; Martínez Mateos, Isabel; Hernández Gutiérrez, María Eugenia; Antón-Tay, Fernando; Instituto Mexicano de Psiquiatría, Departamento de Neurofarmacología, DIC. Calz. México-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, 14370, México, D.F.
La melatonina es una hormona lipofílica que actúa como un neuromodulador en el sistema nervioso central. Existen evidencias que sugieren que esta hormona podría participar en la patofisiología de algunas enfermedades psiquiátricas. Sin embargo, no se conoce con precisión como participa en la etiología de estas enfermedades. De ahí que el estudio de su mecanismo de acción, así como las respuestas celulares que causa, sea una estrategia clave para poder entender el papel que tiene la psiquiatría, y su posible utilidad terapéutica. En los últimos años, se ha descrito que la señal de melatonina es decodificada por sus células blanco mediante varios mecanismos: por la unión a receptores membranales específicos a proteínas intracelulares. Una de las proteínas que decodifica la señal de la melatonina, es la calmodulina. La melatonina se une a la calmodulina con alta afinidad y antagoniza su actividad, modulando así, la señal del Ca++. Recientemente se ha descrito que la melatonina activa a la proteína cinasa C, tanto in vivo como in vitro. Esta enzima se activa por el diacilglicerol y los ésteres del forbol en presencia de la fosfatidilserina. Una vez activa, la enzima fosforila une gran variedad de sustratos claves para la fisiología celular. Además de activar la proteína cinasa C, la melatonina sinergiza la activación y la autofosforilación de la enzima causada por el miristato de forbol. Estos resultados, han sugerido que la hormona podría unirse a la proteína cinasa C, y así modular la respuesta de la enzima a los ésteres del forbol. En este trabajo se estudió el efecto de la melatonina sobre la unión del [3H]-dibutirato 12, 13 de forbol a la proteína cinasa C y se determinó , si el efecto es dependiente de Ca++. Los ensayos de unión se realizaron con el método de ultrafiltración rápida. Como fuente de proteína cinasa C, se utilizó una fracción cruda de cerebro de rata, obtenida a 100 000 x g o de células MDCK. Los resultados obtenidos señalaron que la melatonina (10-9M) aumentó en un 50 % la unión del [3H]-dibutirato 12, 13 de forbol a la proteína cinasa C, solamente en presencia de Ca++. Con concentraciones mayores (10-7-10-5 M) la hormona aumentó la unión del éster del forbol hasta en un 75 %. El efecto de la melatonina sobre la unión del [3H]-dibutirato 12, 13 de forbol en la enzima fue específico, ya que el catabolito de la hormona, la 6-hidroximelatonina y sus precursores, la N-acetilserotonina y la serotonina no incrementaron significativamente la unión del éster del forbol a la proteína cinasa C en un margen de concentraciones de 10-11 a 10-5 M. El incremento en la unión del [3H]-dibutirato 12, 13 de forbol a la proteína cinasa C causado por la melatonina, se observó también en presencia de la fosfatidilserina y con la enzima obtenida de las células epiteliales MDCK. Los resultados apoyan la hipótesis de que la melatonina se une a la proteína cinasa C. Además sugieren, que la hormona podría amplificar la respuesta de los receptores acoplados a la vía del fosfatidilinositol, aumentando así la unión de los activadores de la proteína cinasa C a las isoformas de la enzima, que son dependientes de Ca++.
Efectos de la melatonina sobre la macro-arquitectura del sueño en pacientes con demencia tipo Alzheimer
(Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calz. México-Xochimilco 101, Col. San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, México, D.F. Tel. 4160-5000., 2013) Cruz-Aguilar, Manuel Alejandro; Ramírez-Salado, Ignacio; Cruz-Ulloa, Carlos; Benítez-King, Gloria; Laboratorio de Sueno. Dirección de Investigación en Neurociencias. Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz.; macrag@gmail.com
El objetivo del presente estudio fue determinar los efectos de 5 mg. de melatonina de liberación inmediata sobre la macro-arquitectura del sueño en ocho pacientes con diagnostico de Demencia Tipo Alzheimer (DTA) de media a moderada. Utilizando la técnica polisomnográfica (PSG) se realizo un estudio simple ciego, no aleatorio, controlado con placebo. Los registros PSG se llevaron a cabo de la siguiente manera: Noche 1: administración de placebo; noche 2 y 3: administración continua de melatonina (5 mg). Observamos que el tratamiento con melatonina durante la primera noche de administración disminuyo significativamente la latencia de la fase 2, del sueño de ondas delta y el sueno de MOR al ser comparadas con el placebo (P =.05). No se observaron diferencias significativas en el tiempo total de cada fase de sueño; tampoco se observaron diferencias en la eficiencia del sueño en presencia de la melatonina. Sin embargo se observó una tendencia a la disminución del tiempo total de vigilia y un aumento del tiempo total de sueño, principalmente durante la segunda noche de tratamiento. Concluimos que la melatonina puede mejorar el sueno en pacientes con DTA de media a moderada.
Estudio de liberación in vitro de péptidos opioides en terminales nerviosas aisladas
(1995) Asai, Miguel; Agustín, Pablo; Benítez-King, Gloria; Laboratorio de Análisis Químicos. División de Neurociencias. Instituto Mexicano de Psiquiatría, Calz. México-Xochimilco 101, col. San Lorenzo Huipulco 14370, México, D.F.
Actualmente se reconoce el papel modulador de los péptidos opioides en la homeostasis celular. Los péptidos opioides se han detectado por microscopia electrónica en vesículas electrodensas de las terminales nerviosas. También, se ha establecido que la liberación in vitro de encefalinas, a partir de rebanadas del cuerpo estriado es dependiente de calcio y se produce por la presencia de potasio como agente despolarizante. No obstante, los mecanismos moleculares que subyacen en la liberación de encefalinas no se conocen. Se sabe que el complejo calcio-calmodulina (Ca2+-CaM), participa en la liberación de neurotransmisores por la activación de la multiproteína cinasa II (MPKII). También se conoce que la proteína cinasa C (PKC), cuando es activada por PMA (éster de forbol), fosforila a la GAP-43 y a las MARCS presentes en las membranas de las vesículas sinápticas promoviendo la exocitosis. En el presente trabajo, se estudió la posible participación de la calmodulina (CaM) y PKC en la liberación in vitro de péptidos opioides, en terminales nerviosas aisladas (sinaptosomas), obtenidas de la amígdala del lóbulo temporal de la rata y se utilizó a la trifluoroperazina (TFP) y al compuesto W7 como antagonistas de la CaM y a un éster de forbol, el PMA como activador de la PKC. Un grupo de ratas macho de la cepa Wistar (200-250 g), se sacrificaron por decapitación, el cerebro se removió con rapidez y la amígdala se disecó y se colocó en sacarosa 0.32 M a 4°C. Una vez obtenidos los sinaptosomas se realizaron los experimentos de liberación, utilizando potasio (55 mM) como agente despolarizante y al dipéptido Phe-Ala (1 mM) como inhibidor de la encefalinasa. La recolección de las muestras se realizó cada 5 min (liberación basal, alto potasio y postestímulo). La concentración de IR-met-encefalina, IR-leu-encefalina, IR-ME-Arg6-Phe7 e IR-ME-Arg6-Gly7-leu8 fue medida con la técnica de radioinmunoensayo. Los resultados señalaron que el EGTA a una concentración de 1 mM, redujo significativamente la liberación de opioides (65%). La presencia del TFP y W7 en un margen micromolar redujo significativamente la liberación de met-encefalina, hepta y octapéptido; sin embargo, no tuvieron efecto sobre la liberación de leu-encefalina. Por el contrario, el PMA (1 µ M) aumentó significativamente la liberación de leu-encefalina (67%), pero no modificó la liberación evocada de met-encefalina. Los resultados indican que los péptidos opioides se liberan presinápticamente a partir de sus terminales nerviosas, su secreción es dependiente de calcio y de naturaleza selectiva. El complejo Ca2+ -CaM podría regular la liberación de met-encefalina, heptapéptido y del octapéptido y la PKC la liberación de leu-encefalina.
Formación de neuronas nuevas en el hipocampo adulto: neurogénesis
(Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calz. México-Xochimilco 101, Col. San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, México, D.F. Tel. 4160-5000., 2007) Ramírez-Rodríguez, Gerardo; Benítez-King, Gloria; Kempermann, Gerd; Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente. Departamento de Neurofarmacología, Subdirección de Investigaciones Clínicas, México D.F.; Gerardo-Ramírez.Rodriguez@mdc-berlin.de
El hallazgo de la formación de neuronas nuevas revolucionó el concepto de que el cerebro era el único órgano incapaz de regenerarse y, por lo tanto, que era estático. Este concepto implica que el cerebro es un órgano plástico que responde a diversos factores, los cuales pueden influir positiva o negativamente en la formación de neuronas nuevas, las cuales a su vez pueden generar un efecto benéfico para el cerebro. Desde 1966 se encontraron evidencias que apoyaban la formación de neuronas nuevas en el cerebro. Veinte años después, los estudios continuaron para confirmar esos primeros hallazgos. Desde entonces se sabe que existen dos regiones en el cerebro adulto donde se lleva a cabo la formación de neuronas nuevas: el bulbo olfatorio y el hipocampo. Estas neuronas nuevas derivan de las células pluripotenciales residentes en la zona subventricular de los ventrículos laterales y en la zona subgranular del giro dentado, respectivamente. Estas dos regiones del cerebro presentan características importantes que permiten que se lleve a cabo el proceso de formación de neuronas nuevas llamado neurogénesis. La neurogénesis es un proceso complejo que involucra diversas etapas, como la proliferación de las células pluripotenciales, la migración, la diferenciación, la sobrevivencia de las neuronas nuevas, así como la integración de éstas en los circuitos neuronales existentes. Los cambios morfológicos de las células que participan en el proceso de la neurogénesis han permitido identificar diversas características dependiendo de los marcadores proteicos expresados temporalmente. Estos marcadores pueden ser proteínas estructurales como los componentes del citoesqueleto (microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios), proteínas asociadas a dichos componentes o factores de transcripción. Las células pluripotenciales presentan características de la glía radial, que expresan el marcador conocido como proteína fibrilar acídica de la glía (GFAP, por sus siglas en inglés), así como el marcador para células no diferenciadas que es la nestina. Los diferentes estadios de desarrollo de las células durante el proceso de formación de neuronas nuevas han sido caracterizados en ambas regiones que presentan neurogénesis constitutiva. En la zona subgranular del giro dentado, las células pluripotenciales expresan nestina, la proteína de unión a lípidos del cerebro (BLBP, en inglés) y GFAP. Esta población celular se caracteriza por tener una baja tasa de división celular. Una vez que estas células se dividen, dan lugar a una población que se amplifica rápidamente, de la cual se generan por división simétrica las células progenitoras de tipo 2 y 3. Las células progenitoras tipo 2a y 2b presentan procesos neuríticos cortos paralelos a la zona granular del giro dentado; en cambio, las de tipo 3 presentan procesos largos integrados en la capa granular. Durante esta etapa se inician los eventos de migración y de diferenciación temprana, y las células expresan la proteína asociada a microtúbulos doblecortina, el factor de transcripción “Prox1” y la proteína nuclear neuronal específica “NeuN”. Una vez que las células salen del ciclo celular, se generan las neuronas inmaduras caracterizadas por procesos dendríticos largos que cruzan la capa granular del giro dentado. Estas neuronas inmaduras van a diferenciarse en su totalidad para integrarse en los circuitos neuronales. En este estadio final, las nuevas neuronas expresan marcadores específicos, como la proteína de unión a calcio llamada calbindina, así como propiedades electrofisiológicas similares a las neuronas viejas. La formación de neuronas nuevas está modulada finamente para evitar una alteración de los circuitos neuronales. El nicho es uno de los factores que intervienen en la regulación de la neurogénesis. Está constituido por las células pluripotenciales, los astrocitos y las células endoteliales. Los tres componentes del nicho trabajan en sincronía: 1. para mantener la población de células pluripotenciales; 2. los astrocitos modulan la proliferación de las células pluripotenciales y de las células que amplifican rápidamente, así como la migración de estas células a través de la acción de diversos factores secretados por los astrocitos, y 3. para mantener la población de astrocitos y de células endoteliales. Otros factores involucrados en la formación de neuronas nuevas son los neurotransmisores (GABA, glutamato, serotonina, dopamina), las hormonas (la prolactina y la hormona de crecimiento), los factores de crecimiento (factor de crecimiento de fibroblastos, siglas en inglés: FGF; factor de crecimiento epidermal, siglas en inglés: EGF), las neurotrofinas (factor derivado de cerebro, siglas en inglés: BDNF); neurotrofina 3, siglas en inglés: NT3). Se ha demostrado que hay factores sociales que también pueden modular el proceso de la neurogénesis, como la actividad física, el ambiente enriquecido y la interacción social. Aun cuando la formación de neuronas nuevas es influida positivamente por los factores antes mencionados, este proceso puede ser modulado de forma negativa por factores como el estrés psicológico. Este disminuye la formación de neuronas nuevas, o bien en las enfermedades psiquiátricas tales como la depresión, suceso que es revertido con el uso de fármacos antidepresivos. Recientemente, se describió que la falta de sueño afecta negativamente la formación de neuronas nuevas. Efecto similar surten las drogas de abuso. Además, existe información sobre lo que sucede en las enfermedades neurodegenerativas en relación con la formación de nuevas neuronas. En esta revisión se mencionan los diferentes aspectos del proceso de formación de neuronas nuevas, así como los factores que lo modulan de forma positiva o negativa. Asimismo, revisaremos algunas evidencias en que se ha reportado que la neurogénesis disminuye en la depresión y en las enfermedades neurodegenerativas. Finalmente se hace una breve mención de la posible función de estas nuevas neuronas en el hipocampo y su relación con los procesos de aprendizaje y memoria.
Further evidence of the melatonin calmodulin interaction: effect on CaMKII activity
(MDPI, 2022) Argueta, Jesús; Solís-Chagoyán, Héctor; Estrada-Reyes, Rosa; Constantino-Jonapa, Luis A.; Oikawa-Sala, Julián; Velázquez-Moctezuma, Javier; Benítez-King, Gloria; Laboratorio de Neurofarmacología, Subdirección de Investigaciones Clínicas, Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calzada México-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, Mexico City 14370, Mexico; bekin@imp.edu.mx, bekin54@hotmail.com ( Gloria Benítez-King)
Haloperidol causes cytoskeletal collapse in N1E-115 cells through tau hyperphosphorylation induced by oxidative stress: Implications for neurodevelopment
(ELSEVIER SCIENCE BV, PO BOX 211, 1000 AE AMSTERDAM, NETHERLANDS, 2010) Benítez-King, Gloria; Ortíz-López, Leonardo; Jiménez-Rubio, Graciela; Ramírez-Rodríguez, Gerardo; Departamento de Neurofarmacología, Subdirección de Investigaciones Clínicas, Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, México, D.F., México; bekin@imp.edu.mx
In vitro inhibition of Ca2+/calmodulin-dependent kinase II activity by melatonin
(1996) Benítez-King, Gloria; Ríos, Amelia; Martínez, Aída; Antón-Tay, Fernando; Instituto Mexicano de Psiquiatría, Departamento de Neurofarmacología, Mexico City, Mexico