Efecto de los antipsicóticos sobre la homeostasis intracelular del colesterol
- Autores: Alberto Canfrán Duque
- Directores de la Tesis: Miguel Ángel Lasunción Ripa (dir. tes.), Rebeca Busto Durán (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2013
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Inés Díaz-Laviada Marturet (presid.), Antonio Chiloeches Gálvez (secret.), Juan Carlos Laguna Egea (voc.), Alberto Davalos Herrera (voc.), Diego Gómez-Coronado Cáceres (voc.)
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- Resumen
- español
Los antipsicóticos son aminas anfipáticas que se utilizan ampliamente para el tratamiento de ciertos trastornos psiquiátricos por su capacidad de inhibir los receptores D2. Desafortunadamente, algunos de los más utilizados, particularmente los de segunda generación (SGA), producen efectos metabólicos indeseados como ganancia de peso, hipertrigliceridemia e hiperglucemia, con incremento del riesgo cardiovascular. Para explorar los mecanismos potencialmente implicados en estos efectos secundarios, en el presente trabajo hemos estudiado ciertos aspectos de la homeostasis intracelular de lípidos y de su secreción en diversas líneas celulares (HepG2, HL-60 y SH-SY5Y). La risperidona y la ziprasidona, dos antipsicóticos de SGA, y el haloperidol, de primera generación, hemos observado que inhiben la biosíntesis de colesterol, afectando la actividad de las siguientes enzimas de la ruta: ∆7-reductasa > ∆8,7-isomerasa = ∆5-desaturasa > ∆14-reductasa, siendo su potencia relativa: ziprasidona > haloperidol > risperidona. Por otro lado, la clozapina, otro antipsicótico de SGA, redujo la actividad ∆24-reductasa, y, en menor medida, también la ∆8,7-isomerasa.
Estas acciones condujeron al descenso del contenido celular de colesterol, así como al incremento de los esteroles intermediarios, sustratos de dichas enzimas. Observamos también un incremento de la expresión de SREBF2 y de sus genes diana HMGR y LDLR, una respuesta homeostática que se dispara cuando se detecta un descenso del contenido de colesterol en el retículo endoplasmático (RE). Poco después de retirar los antipsicóticos del medio, la tasa de incorporación de 14C-acetato a colesterol se recupera llegando incluso a superar la observada en la situación control, lo cual se atribuye a la sobreexpresión de las enzimas de la colesterogénesis junto a la desaparición de la inhibición directa de las enzimas por acción de los antipsicóticos. En las células HepG2, además se observa un incremento en la expresión de SREBF1 y de su gen diana FASN que se asocia con un aumento de la síntesis de ácidos grasos y lípidos saponificables (fosfolípidos y triglicéridos), así como de la síntesis y secreción de apoB que se detecta principalmente en el periodo de lavado de los antipsicóticos. Este efecto puede explicar la hipertrigliceridemia que con frecuencia se presenta en los pacientes tratados con estos fármacos.
Por otra parte, todos los antipsicóticos utilizados afectan la vía endocítica de utilización de las LDL, provocando la acumulación de colesterol libre en los endolisosomas, probablemente por inhibición de su salida hacia el RE, sin afectar etapas anteriores de esta vía ni la actividad de enzimas hidrolíticas lisosomales. Este efecto, junto con la estimulación del receptor de LDL, contribuye al depósito intracelular de ciertos lípidos y a la profusión de vesículas perinucleares que se detectan en las células expuestas a los antipsicóticos. Este fenotipo celular es similar, aunque no idéntico al que se detecta en la enfermedad de Niemann-Pick tipo C y al producido por otras aminas anfipáticas, como el U18666A. Para explorar si este fenotipo puede corregirse, utilizamos curcumina, un polifenol que incrementa el calcio citoplasmático.
En las células previamente tratadas con los antipsicóticos, observamos que la exposición a la curcumina desplazaba las vesículas intracelulares hacia la periferia y estimulaba la secreción de exosomas, descargando el colesterol acumulado al exterior y normalizando la expresión de los genes implicados en el metabolismo lipídico. Esta mejoría en el fenotipo celular abre la posibilidad de aliviar los efectos metabólicos de los antipsicóticos con polifenoles presentes en los alimentos.
- English
Antipsychotics are cationic amphiphilic drugs that are commonly used in the treatment of some psychiatric disorders, due to their ability to bind to D2 receptors. Unfortunately, some of the most common antipsychotics, especially the second generation antipsychotics (SGAs), produce metabolic side effects such as hypertriglyceridemia, hyperglycemia and increased cardiovascular risk. To explore the potential mechanisms that underlie these side effects, in the present work, we studied certain aspects of intracellular lipid homeostasis and secretion in various cell lines (HepG2, HL-60 and SH-SY5Y).
Risperidone and ziprasidone, two of the SGAs studied, and haloperidol, a first generation antipsychotic, were shown to inhibit cholesterol biosynthesis and affect the enzymatic activity of ∆7 -reductase > ∆8,7-isomerase = ∆5 -desaturase > ∆14-reductase, with different relative activities: ziprasidone > haloperidol > risperidone. In contrast, clozapine, another SGA, decreased ∆24-reductase activity, and to a minor extent, it also affected ∆8,7-isomerase. The effect of the antipsychotics on cholesterol biosynthesis resulted in a decrease in cholesterol cell content and an increase in intermediate sterols. We also showed an increase in the expression of SREBF2 and its target genes, HMGCR and LDLR, a homeostatic response that it is activated when the cholesterol amount decreases in the endoplasmic reticulum (ER). Shortly after the removal of antipsychotics, the 14C-acetate incorporation into cholesterol was recovered, even though it was higher than in the control condition. This effect is attributed to the overexpression of cholesterogenesis enzymes and the relief of the antipsychotic-induced enzyme inhibition.
Moreover, in HepG2 cells we observed an increase in the expression of SREBF1 and one of its targets, FASN. This increase is associated with an increase in fatty acids and complex lipid (phospolipids and triglycerides) synthesis, as well as apoB synthesis and secretion. The highest effect in apoB was during the washout period. These results can explain why patients who take antipsychotics often have hypertriglyceridemia. On the other hand, all tested antipsychotics affected the LDL endocytic pathway, triggering free cholesterol accumulation in the endo-lysosomes because of the inhibition of the egress into the ER. The drugs did not seem to affect earlier steps in the endocytic pathway or lysosome hydrolytic enzyme activities. These effects, plus the stimulation of the LDL rceptor, promote the intracellular accumulation of some lipids and perinuclear vesicle profusion in cells treated with antipsychotics.
The cellular phenotype is similar, but not identical, to that observed in NPC1 deficient cells or in cells treated with other cationic amphiphilic drugs, like U18666A. Thus, we studied whether it was possible to correct this phenotype using curcumin, a polyphenol which increases cytosolic calcium. When we exposed antipsychotic-treated cells to curcumin, the intracellular vesicles moved to the cell periphery and the exosome release increased. This phenomenon resulted in the release of free cholesterol to the extracellular media and the normalization of the expression of lipid metabolism-related genes. The improvement in the cell phenotype induced by curcumin offers the possibility to relieve the antipsychotic metabolic side effects with dietary polyphenols.
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