Estudio electrofisiológico del efecto de ficotoxinas marinas en células granulares del cerebelo

Resumen

ESTUDIO ELECTROFISIOLÓGICO DEL EFECTO DE FICOTOXINAS MARINAS EN CÉLULAS GRANULARES DE CEREBELO El trabajo elaborado para la presente tesis doctoral se centra en el análisis electrofisiológico del efecto de ficotoxinas marinas, principalmente dos grupos, toxinas ciguatéricas (ciguatoxinas y gambierol) y toxinas paralizantes (PSP), en células granulares de cerebelo. Para lo cual en primer lugar se puso a punto el empleo de técnicas electrofisiológicas en células granulares de cerebelo, y se empleó esta técnica para el análisis detallado de la interacción de diferentes ciguatoxinas, gambierol y análogos sintéticos y toxinas paralizantes con canales de sodio y canales de potasio dependientes de voltaje en este modelo celular. Ambos grupos de toxinas son responsables de numerosos casos de intoxicaciones alimentarias. La intoxicación por ciguatoxinas, anteriormente se localizaba exclusivamente en zonas tropicales y subtropicales, en la actualidad, se está produciendo la migración a zonas inusuales de los peces portadores de ciguatoxinas, debido al cambio climático, calentamiento global, al efecto de trasvase de los barcos y otros factores, por lo que se empiezan a registrar casos de ciguatera en zonas inusuales. En este trabajo se han analizado los efectos de diferentes ciguatoxinas (la ciguatoxina purificada P-CTX-1B; las sintéticas 51-OH-CTX 3C y CTX 3C y una mezcla de ciguatoxinas extraídas de peces portadores de ciguatoxinas) en los canales de sodio y potasio dependientes de voltaje, en células granulares de cerebelo mediante técnicas electrofisiológicas. Los resultados obtenidos muestran que tanto las ciguatoxina del pacífico (P-CTX-1B) como las ciguatoxinas sintéticas (51-OH-CTX 3C y CTX 3C) bloquean los canales de sodio y potasio dependientes de voltaje, pero con distinta potencia ya que la P-CTX-1B provoca mayor inhibición de los canales de potasio dependientes de voltaje que de los canales de sodio dependientes de voltaje, por el contrario las ciguatoxinas 51-OH-CTX3C y CTX3C, que presentan mayor potencia para la inhibición los canales de sodio dependientes de voltaje. Con este trabajo se ha demostrado que los registros electrofisiológicos en células granulares de cerebelo son un método funcional para la cuantificación de ciguatoxinas en muestras contaminadas. Dentro de este grupo de toxinas también se ha estudiado el efecto del gambierol y sus dos análogos tetracíclico y heptacíclico. En estudios previos ya se ha descrito la capacidad del gambierol para bloquear los canales de potasio, en este trabajo nos centramos en el estudio de la relación estructura-actividad de dichas toxinas comparando la actividad del gambierol con la de sus dos análogos tetracíclico y heptacíclico, las tres toxinas son activas para bloquear los canales de potasio, así mismo como la actividad del gambierol en los canales de sodio no está totalmente definida, en esta tesis se ha evaluado el efecto inhibitorio del gambierol y sus análogos tetracíclico y heptacíclico, en los canales de sodio en células granulares de cerebelo. Tanto el gambierol como sus análogos tetracíclico y heptacíclico provocan inhibición de los canales de sodio y potasio dependientes de voltaje, aunque muestran mayor potencia en la inhibición de los canales de potasio dependientes de voltaje. En la presente tesis doctoral se estudia el efecto del gambierol en la concentración de calcio citosólico, con estos estudios se determina que dicha toxina produce oscilaciones en la concentración del calcio citosólico, dichas oscilaciones son secundarias al bloqueo de los canales de potasio dependientes de voltaje. También se ha estudiado el efecto citotóxico del gambierol y sus dos análogos tetracíclico y heptacíclico demostrando que el único de los tres compuestos con actividad citotóxica es el análogo heptacíclico. Por último, se ha realizado un estudio sobre el efecto de las neurotoxinas paralizantes PSPs en canales de sodio dependientes de voltaje. Se ha analizado el efecto de diferentes toxinas de este grupo, entre las que se incluyen, saxitoxinas, gonyautoxinas y N-sulfocarbamoil-gonyautoxinas, sobre canales de sodio dependientes de voltaje. Se ha realizado un estudio comparativo de la actividad de todas ellas, demostrando que los datos obtenidos en este trabajo mediante un análisis electrofisiológico, concuerdan con los datos de toxicidad in vivo obtenidos previamente. Con estos estudios se demuestra que las técnicas electrofisiológicas son útiles para la determinación de los factores de toxicidad equivalente de las toxinas paralizantes. En conjunto los resultados obtenidos en esta tesis doctoral indican que la evaluación de la actividad de toxinas PSPs y ciguatoxinas sobre canales de sodio dependientes de voltaje y canales de potasio dependientes de voltaje en células granulares de cerebelo podría constituir un método funcional de cribado de alto rendimiento empleando instrumentos comerciales de patch-clamp automático y líneas celulares que expresen canales iónicos dependientes de voltaje preparadas para uso inmediato y disponibles comercialmente.