Efecto de fármacos antiparkinsonianos en niveles extracelulares de monoaminas y metabolitos medidos in vivo con microdiálisis en el neostriado de ratas con hemiparkinsonismo

Abstract

El presente estudio analiza los cambios en niveles de dopamina (DA) y sus metabolitos medidos de manera cuantitativa con cromatografía líquida de alta performance, in vivo, en neostriado lateral izquierdo y derecho del cerebro de rata con hemiparkinsonismo, en condiciones basales y en presencia del precursor de la dopamina, L-3,4-di-hidroxi-fenilalanina (L-DOPA), y/o inhibidores de su degradación enzimática (catecol-O-metiltransferasa, COMT y/o monoaminoxidasa, MAO). Se utilizó 8 grupos, cada uno con 4 a 5 animales (n=72), individualizando cada grupo por el uso de el precursor de DA y/o el inhibidor de su degradación en las distintas combinaciones posibles, más un grupo control al cual solo se aplicó liquido cefalorraquídeo artificial. Cada animal fue intervenido con cirugía estereotáxica en 2 oportunidades: (i) Para lesionar el haz medial cerebral izquierdo con 6- Hidroxi-Dopamina (6-OH-DA), a ratas de peso corporal de ~160g. (ii) Para implantar sondas de microdiálisis en cada hemisferio cerebral, aproximadamente un mes luego de la lesión con 6-OH-DA, pesando ~250g. Los microdializados se analizaron inmediatamente para medir dopamina, serotonina (5-HT) y sus metabolitos correspondientes (3,4-ácido di-hidroxi-fenilacético DOPAC, Ácido homovanílico HVA, acido-5-hidroxi-indol-acético[5HIAA]). En condiciones basales, se observó una disminución significativa de los niveles de DA y sus metabolitos (~50%), pero no de los niveles de 5-HT y 5HIAA, en el neostriado ipsilateral a la lesión con 6-OH-DA, en todos los grupos experimentales. L-DOPA aumentó >20 veces los niveles de dopamina extracelular con respecto al grupo control, tratado con salino. Por otra parte, el tratamiento con el inhibidor de MAO-B, L-deprenyl, los aumentó ~2 veces, y en el grupo tratado con inhibidor de la COMT, entacapone, aumentó ~1,5 veces. Luego del tratamiento con polidroga, triterapia (L-DOPA+entacapone+L-deprenyl), los niveles de DA aumentaron ~10 veces, en el hemisferio lesionado y no lesionado. En el grupo tratado con inhibidores del metabolismo (entacapone, L-deprenyl), los niveles de dopamina solo aumentaron en el hemisferio lesionado, ~ 2 veces. Cuando se combinó L-DOPA con el inhibidor de MAO-B, los niveles de DA aumentaron >20 veces en el hemisferio lesionado y >10 veces en el no lesionado. Cuando se combinó L-DOPA con el inhibidor de COMT, los niveles de extracelulares de DA aumentaron >20 y ~9 veces, en hemisferio lesionado y no lesionado, respectivamente. El efecto de L-DOPA fue más marcado en el hemisferio lesionado, lo que validaría el tratamiento farmacológico de la enfermedad de Parkinson. El efecto de L-deprenyl sobre los niveles extracelulares de DA fue mayor que el observado con entacapone, al considerar dosis terapéuticas equivalentes. En los grupos de administración con polidrogas se observó un efecto mayor al combinar L-DOPA + L-deprenyl + entacapone, tanto en hemisferio lesionado y no lesionado, lo que también respalda a L-DOPA como piedra angular del tratamiento en la enfermedad de Parkinson. No se observó diferencia significativas respecto a los grupos que solo fueron tratados con L-DOPA + L- deprenyl versus L-DOPA + entacapone. Sin embargo, hay que considerar que en este estudio se evaluó el efecto agudo de los distintos tratamientos. Por otra parte el estudio experimental se limitó al neoestriado lateral del cerebro de rata, que si bien es el área anatómica principalmente afectada en los enfermos de Parkinson, no es la única región comprometida. Por último es importante destacar que este estudio experimental presenta un modelo de medición cuantitativa in vivo de los niveles de monoaminas y sus metabolitos directamente en el cerebro de rata.

The present study investigated the effect of a unilateral 6-OH-DA lesion on extracellular dopamine (DA) and 5-hydroxytriptamine (5-HT) levels monitored with in vivo microdialysis in left and right neostriatum of rat, and on treatments with DA precursor, L-3,4- dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) and drugs inhibiting its enzymatic metabolism (catechol O-methyltransferase, COMT and/or monoamine oxidase, MAO). Eight different groups of animals were used, each of 4 or 5 animals (n=72), to be treated with L-DOPA, the precursor of DA, or inhibitors of DA catabolism (IMAO/ICOMT), and their combinations. The effect of each treatment was compared to that of saline (artificial CSF). Each animal went twice through stereotaxic surgery: (i) For injecting 6-OH-DA (body weight, ~160g). (ii) For microdialysis implantation on each hemisphere, approximately 1 month after the lesion, (body weight, ~250g). The microdialysates were assayed by high-performance liquid chromatography (HPLC), for measuring DA and serotonin (5-HT) and the corresponding metabolites; 3,4- Dihydroxyphenylacetic acid (DOPAC), homovanillic acid (HVA) and 5-hydroxyindoleacetic acid (5HIAA). We focus here on the main effects observed on extracellular DA levels. L-DOPA increased >20-fold DA levels compared with the corresponding saline treated controls. Furthermore, L-deprenyl, a MAO inhibitor, increased DA levels by ~2-fold, entacapone, a COMT inhibitor, increased DA levels by ~1.5-fold. The combination of L DOPA+entacapone+L-deprenyl increased DA levels by ~10-fold, on the lesioned and non lesioned hemisphere. Entacapone, and/or L-deprenyl only increased DA levels on the lesioned hemisphere (~ 2-fold). L-DOPA+L-deprenyl increased DA levels by >20-fold on the lesion hemisphere, and >10-fold on the non-lesioned hemisphere. When L-DOPA was combined with entacapone, DA levels were increased by >20- and ~9-fold on the lesioned and non lesioned hemispheres, respectively. In all experiments the effect of L-DOPA was more remarkable on the lesioned hemisphere, validating the standard treatment of Parkinson’s disease. The effect of L-deprenyl on DA levels was more prominent than that of entacapone, when equivalent doses were considered. The most prominent effect was obtained by the combination of the three drugs, on the lesioned as well as non-lesioned hemispheres, also supporting the pivotal role of L-DOPA. No significant differences were observed when comparing the effect of L-DOPA+L-deprenyl versus L-DOPA + entacapone. However, it is necessary to point out that in the present experiments only the acute effects of the treatments were analysed. Furthermore, the study focused on the neostriatum, which is only one of the regions affected by the disease. Nevertheless, the present study quantified directly the effect of the drugs on monoamine levels in the relevant extracellular brain compartment in vivo.