ES2260033T3 - Uso de los inhibidores p38 mapk en efermadades oftalmicas. - Google Patents
Uso de los inhibidores p38 mapk en efermadades oftalmicas.Info
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Abstract
El uso de un inhibidor de la proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK) p38 en la fabricación de un medicamento para el tratamiento de pacientes que sufren glaucoma, neuropatía óptica, neuritis óptica, isquemia retinal, lesiones ópticas inducidas por láser, o vitreoretinopatía proliferativa inducida por cirugía o trauma; un paciente que sufre lesión neuronal o apoptosis que implique las células ganglionares de la retina; o un paciente que sufra un estado médico que provoque estrés nitrosativo u oxidativo a las células ganglionares de la retina por la activación excesiva de receptores aminoácidos excitatorios o la generación de radicales libres.
Description
Uso de los inhibidores p38 MAPK en enfermedades
oftálmicas.
La presente invención se refiere al tratamiento
de enfermedades del sistema nervioso, entre las que se incluyen
aquellas mediadas por el receptor NMDA, por ej. responde al
glutamato.
Se ha demostrado que la glicoproteína gp120 del
VIH-1, la proteína de recubrimiento del VIH,
produce daños neuronales y apoptosis en cultivos celulares de
roedores y humanos. Véase, p. ej., Brenneman et al., Nature
335:639-642 (1988); Dreyer et al., Science
248:364-367 (1990); y Müller et al., Eur. J.
Pharmacol. 226:209-214 (1992). Los ratones
transgénicos que expresaban la gp120 desarrollaron características
neuropatológicas con muchas similitudes con la demencia mediada por
VIH. Véase Toggas et al., Nature 367:188-193
(1994). A pesar de que el propio FHV-1 no infecta
aparentemente las neuronas, puede producirse la transfección del
VIH-1 en otras células del cerebro (por ej.
macrófagos/microglia) y esto puede conducir a lesiones, daños o
muerte neuronal por apoptosis en los cerebros de pacientes con
SIDA. Además de afectar a las neuronas del cerebro, la infección
por VIH-1 también afecta a otros tipos de células
nerviosas, por ej., las células ganglionares de la retina y pueden
conducir a la pérdida de la visión.
Los inhibidores de la proteína quinasa activada
con mitógenos (MAPK) p38 son bien conocidos y se han propuesto
para el tratamiento de una serie de enfermedades específicas.
Véase: Nagarkatti, D.S., et al. "Role of p38 MAP Kinase in
Myocardial Stress", J Mol Cell Cardiol 30,
1651-1664 (1998); Ma, X.L., et al.
"Inhibition of p38 Mitogen-Activated Protein
Kinase Decreases Cardiomyocyte Apoptosis and Improves Cardiac
Function After Myocardial Ischemia and Reperfusion", American
Heart Association Vol. 99, No. 13, 1999, 1685-1691;
Lieu, C-H, et al. "Role of
Mitogen-activated Protein Kinase in
Taxol-Induced Apoptosis in Human Leukemic U937
Cells", Cell Growth & Differentiation Vol. 9, 1998,
767-776; WO 99/00357 Vertex Pharmaceuticals Inc.;
WO 98/27098 Vertex Pharmaceuticals Inc.; WO99/61039
Max-Planck-Gesellschaft zur
Fórderung der Wissenschaften E.V.; US 6288089 Zawada et al.;
y Courtney et al. "CA on STN2, Chemical Abstracts Service,
Accession No. 129:14783".
La presente invención propone el uso de los
inhibidores de la p38 MAPK en medicamentos para el tratamiento de
una serie de enfermedades médicas especificas en las que no se han
utilizado previamente dichos inhibidores, particularmente, glaucoma,
neuropatía óptica, neuritis óptica, isquemia retinal, daño óptico
inducido por láser o vitreoretinopatía proliferativa inducida por
cirugía o trauma, lesiones neuronales o apoptosis que impliquen
células ganglionares de la retina, o estados médicos que provoquen
estrés nitrosativo u oxidativo a las células ganglionares de la
retina por la activación excesiva de receptores aminoácidos
excitatorios o la generación de radicales libres.
Según un primer aspecto, la presente invención
propone usar un inhibidor de la proteína quinasa activada por
mitógenos (MAPK) p38 en la fabricación de un medicamento para el
tratamiento de pacientes que sufren glaucoma, neuropatía óptica,
neuritis óptica, isquemia retinal, lesiones ópticas inducidas por
láser o vitreoretinopatía proliferativa inducida por cirugía o
trauma; un paciente que sufre lesión neuronal o apoptosis que
implique las células ganglionares de la retina; o un paciente que
sufra un estado médico que provoque estrés nitrosativo u oxidativo
a las células ganglionares de la retina por la activación excesiva
de receptores aminoácidos excitatorios o la generación de radicales
libres.
Adecuadamente, el inhibidor p38 MAPK es un
compuesto con la capacidad de inhibir TNF-a en los
modelos conocidos, tales como el modelo que usa células
mononucleares de sangre humana periférica que has sido estimuladas
con LPS tal y como se describe en Henry et al., Bioorg. and
Med. Chem. Lett. 8:3335-3340 (1998), incorporada a
la presente memoria como referencia. Dicha inhibición puede
demostrarse con un IC50 de no más de 500 nM en dichos ensayos. El
ión de inhibición más fuerte se caracteriza preferiblemente por un
IC50 de no más de 100 nM al ser evaluado en dichos ensayos.
En una realización, el inhibidor p38 MAPK es de
fórmula (1):
A es N ó CR\alpha. Cada R\alpha, Ra, Rb, y
Rc, es independientemente, hidrógeno, alquilo, hidroxilo, alcoxilo,
ariloxilo, heteroariloxilo, tio, amino, amida, carboxilo, éster,
amida, halo, ciloalquilo, heterocicloalquilo, arilo, heteroarilo,
aralquilo o heteroaralquilo, pudiendo sustituir opcionalmente cada
cicloalquilo, heterocicloalquilo, arilo y heteroarilo por alquilo,
hidroxilo, alcoxilo, ariloxilo, heteroariloxilo, tio, amino, amida,
carboxilo, éster, alquilsulfinilo o halo. Opcionalmente Rc y Rd se
unen para formar cicloalquilo, heterocicloalquilo o heteroarilo;
cada una de las cuales puede ser sustituida por alquilo, hidroxilo,
alcoxilo, ariloxilo, heteroariloxilo, tio, amino, amida, carboxilo,
éster, alquilsulfinilo o halo.
La utilización de la sal del inhibidor p38 MAPK
de fórmula (I) está también dentro del alcance de esta invención.
Por ejemplo, puede formarse una sal entre un sustituyente amino
cargado positivamente (por ej, -N+(CH3)3) con un contraión
cargado negativamente (es decir, cloruro, bromuro, nitrato o
sulfato). Como otro ejemplo, un sustituyente carboxilato cargado
negativamente puede formar una sal con un contraión cargado
positivamente tal como ión de sodio, ión de potasio o un ión de
magnesio.
En una realización, el inhibidor p38 MAPK es un
imidazol (es decir, A es N) siendo Ra hidrógeno, cicloalquilo,
heterocicloalquilo, arilo, heteroarilo, aralquilo o heteroaralquilo
(es decir, piperidina; Siendo Rb hidrógeno arilo o heteroarilo (por
ej., 4-alquilsulfinilfenil); Siendo Rc hidrógeno,
arilo, o heteroarilo (por ej., 4-halofenil); y Rd es
4-piridil.
En otra realización, el inhibidor p38 MAPK es un
pirrol (es decir, A es CR\alpha, en donde Ra puede ser hidrógeno,
arilo, o heteroarilo). Rc y Rd pueden unirse para formar
heteroarilo (es decir, piridina) que puede sustituirse
opcionalmente con alquilo, alcoxilo, ariloxilo, amino, o halo (es
decir, -OC3 ó NH2).
El inhibidor p38 MAPK puede seleccionarse de
entre uno o más de los siguientes: compuestos triariloimidazol o
triarilopirrol de SmithKline Beecham Pharmaceuticals (King of
Prussia, PA) tales como el fármaco Smith Kline nº SB 203580 (es
decir,
4-(4-fluorofenil)-2-(4-metilsulfinilfenil)-5-(4-piridil)-1H-imidazol),
SB 202190 (es decir,
4-(4-fluorofenil)-2-(4-hidroxilfenil)-5-(4-piridil)-1H-imidazol),
SB 220025 (es decir,
5-(2-amino-4-pirimidinil)-4-(4-fluorofenil)-1-(4-piperidinil)-1H-imidazol),
el fármaco SmithKline Beecham nº SB 239063, SC 68376 (es decir,
2-metil-4-fenil-5-(4-piridil)oxazol,
disponible de Alexis Biochemicals, San Diego, CA), el fármaco
francés SmithKline nº SKF-104,351,
SKF-86002 (es decir,
6-(4-fluorofenil)-2,3-dihidro-5-(4-piridil)imidazo-[2,1-b]-tiazol);
R.W. Johnson Pharmaceutical Research Institute (Raritan, NJ)
fármacos de pirrolopiridina tales como RWJ 68354 (es decir,
6-amino-2-(4-fluorofenil)-4-metoxi-3-(4-piridil)-1H-pirrolo
[2,3-b]piridina); fármaco Vertex
Pharmaceuticals nº VK-19911 (es decir,
1-(4-piperidinil)-4-(4-fluorofenil)-5-(4-piridil)imidazol);
o derivados o congéneres de cada uno de los compuestos
mencionados.
El paciente tratado sufre de glaucoma u otras
neuropatías ópticas tales como neuritis óptica, isquemia retinal,
lesión óptica inducida por láser, vitreorretinopatía proliferativa
inducida, por ej., por cirugía o trauma; desde lesiones neuronales
o apoptosis que implica las células ganglionares de la retina; o
desde un estado médico que provoca estrés nitrosativo u oxidativo
en las células ganglionares de la retina por la activación excesiva
de receptores de aminoácidos excitatorios o la generación de
radicales libres.
La apoptosis neuronal puede estar inducida por
infección por VIH (por ej. a través de la proteína gp120), una
\alpha-quemoquina (es decir,
SDF-1), o una combinación de ambas.
En un caso particular, la invención se refiere
con el tratamiento del glaucoma. A un paciente que padece glaucoma
puede administrársele una cantidad efectiva de un inhibidor de la
proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK) p38. En una
realización el inhibidor p38 MAPK es
4-(4-fluorofenil)-2-(4-metilsulfinilfenil)-5-(4-piridil)-1H-imidazol,
4-(4-fluorofenil)-(4-hidroxilfenil)-5-(4-piridil)-1H-imidazol,
5-(2-amino-4-pirimidinil)-4-(4-fluorofenil)-1-(4-piperidinil)-1H-imidazol,
2-metil-4-fenil-5(-4-piridil)oxazol,
fármaco francés SmithKline nº SKF-104351,
6-(4-fluorofenil)-2,3-dihidro-5-(4-piridil)imidazo-[2,1-b]-tiazol,
6-amino-2-(4-fluorofenil)-4-metoxi-3-(4-piridil)-1H-pirrolo[2,3-b]piridina,
o
1-(4-piperidinil)-4-(4-fluorofenil)-5-(4-piridil)-1H-imidazol.
Según se utiliza en la presente memoria, alquilo
es una cadena de hidrocarburo lineal o ramificada que contiene 1 a
8 átomos de carbono. Ejemplos de alquilo incluyen sin limitarse a
ellas, metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, isobutilo,
secbutil, tertbutilo, n-pentilo, y
2-metilhexilo.
Por cicloalquilo o se hace referencia a un grupo
alquilo cíclico que contiene 3 a 8 átomos de carbono. Alguno
ejemplos de cicloalquilo o son ciclopropilo, ciclopentilo,
ciclohexilo, cicloheptilo, adamantilo, y norborailo.
Heterocicloalquilo o es un grupo cicloalquilo o que contiene
1-3 heteroátomos tales como nitrógeno, oxígeno o
sulfuro. Ejemplos de heterocicloalquilo o incluyen piperidinilo,
piperazinilo, tetrahidropiranilo, tetrahidrofurilo, y
morfolinilo.
Según se utiliza en la presente memoria, arilo
es un grupo aromático que contiene 6-12 anillo de
átomos y que puede contener anillos fusionados, que pueden ser
saturados, insaturados o aromáticos. Ejemplos de un grupo arilo
incluyen fenilo, naftilo, bifenilo, fenantrilo y antracilo.
Heteroarilo es arilo que contiene 1-3 heteroátomos
tales como nitrógeno, oxígeno o sulfuro y pueden contener anillos
fusionados. Algunos ejemplos de heteroarilo son piridilo, fivanilo,
pirrolilo, tienilo, tiazolilo, oxazolilo, imidazolilo, indolilo,
benzofuranilo, y benztiazolilo.
Debe tenerse en cuenta que un grupo amino puede
estar sin sustituir, monosustituido o disustituido. Puede
sustituirse con grupos tales como alquilo, cicloalquilo,
heterocicloalquilo, arilo, heteroarilo, aralquilo, o
heteroaralquilo. Halo se refiere a fluoro, cloro, bromo, o yodo.
Otras características y ventajas resultarán
aparentes a partir de la siguiente descripción detallada.
En los dibujos:
La Fig. 1(A) es un gráfico de barras de
apoptosis neuronal en presencia de gp120, la
\beta-quemoquina RANTES, o una combinación de
gp120 y RANTES.
La Fig. 1(B) es un gráfico de barras de
apoptosis neuronal en presencia de gp120, la
\beta-quemoquina MIP-1\beta, o
una combinación de gp120 y MIP-1\beta.
La Fig. 2 es un gráfico de barras de apoptosis
neuronal en presencia de gp120, las
\alpha-quemoquinas SDF-1\beta.
(20 nm), SDF-1\beta (50 nm),
SDF-1\alpha,(50 nm), y una combinación de gp120 y
cada una de SDF-1\beta. (20 nm),
SDF-1\beta.(50 nm), y
SDF-1\alpha, (50 nm).
La Fig. 3(A) es un gráfico de barras de
apoptosis neuronal en presencia de gp120, el tripéptido TKP, o una
combinación de gp120 y TKP.
La Fig. 3(B) es un gráfico de barras de
apoptosis neuronal en presencia de gp120,
SDF-1\beta, o una combinación de gp120 y
SDF-1\beta.
La Fig. 3(C) es un gráfico de barras de
la producción de nitrito (que refleja el óxido nítrico) en
presencia de citoquinas o una combinación de TKP y citoquinas.
La Fig. 4(A) es un gráfico de barras de
apoptosis neuronal en presencia de gp120, el fármaco Smith Kline nº
SB 203580, o una combinación de gp120 y SB 203580.
La Fig. 4(B) es un gráfico de barras de
apoptosis neuronal en presencia de SDF-1\beta, el
fármaco Smith Kline nº SB 203580, o una combinación de
SDF-1\beta y SB 203580.
La Fig. 5 es un gráfico en el que se muestran
los efectos de la axotomía en la densidad de RGC.
La Fig. 6 es un gráfico de barras en el que se
muestra el efecto de SB 203580.
La Fig. 7 es un gráfico de barras en el que se
muestra que la inhibición de la actividad de p38 protege los RGC
cultivado de la apoptosis inducida por
N-metil-D-aspartato
(NMDA).
La Fig. 8 es un gráfico de barras en el que se
muestra el efecto de MK801 contra la apoptosis in vivo de
RGC inducida por axotomía.
En la siguiente descripción detallada se explica
que los inhibidores de la quinasa proteína activada por mitógenos
(MAPK) p38 han demostrado reducir las lesiones neuronales, daños o
muerte, por ej., apoptosis neuronal inducida por transfección por
VIH. En base a este trabajo, también se ha demostrado que dichos
inhibidores proporcionan un tratamiento eficaz del glaucoma y una
serie de enfermedades retinales neurodegenerativas asociadas.
Sin pretender vincularse a ninguna teoría, un
inhibidor de la proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK) p38
protege a las neuronas de lesiones o muerte por apoptosis resultado
de una infección por VIH en base a los siguientes descubrimientos.
Todas las publicaciones mencionadas en la presente memoria se
incorporan en su totalidad a modo de referencia.
Cultivos cerebrocorticales de rata según
A pesar de que algunas proteínas gp120 de
VIH-1 pueden señalar directamente a través de
receptores de quemoquina a líneas de células neuronales y a
neuronas aisladas de roedores, la importancia de las interacciones
célula-célula en las órdenes del cerebro que se
enfoque la patogénesis in vitro de la enfermedad en un
sistema de cultivo que recapitule el tipo y proporción de células
que se encuentran normalmente en el cerebro tales como neuronas,
astrocitos y macrófagos/microglia.
El modelo utilizado en los ensayos descritos a
continuación, es decir, cultivos cerebrocorticales de rata,
preparados a partir de embriones de ratas
Sprague-Dawley entre los días 15 y 17 de gestación.
Véase Lei et al., Neuron 8:1087-1099 (1992)
y Lipton et al., Nature 364:626-632 (1993).
Los cultivos se utilizaron en experimentos tras estar 17 a 24 días
en cultivo. Dichos cultivos contienen neuronas, astrocitos y
macrófagos/microglia, según se determinó con un inmunomarcado
específico. Previo a algunos experimentos, se redujeron los
macrófagos/microglia o neuronas del cultivo por exposición a 7,5 mM
de L-metiléster leucina o 2 mM
N-metil-D-aspartato
(NMDA), respectivamente. Véase Lipton, NeuroReport
3:913-915 (1992). Se confirmó inmunoquímicamente la
ausencia de macrófagos/microglia o neuronas en dichos cultivos,
utilizando anticuerpos de ED-1 y la proteína
asociada al microtúbulo-2 (MAP-2),
respectivamente. En algunos experimentos se utilizó la reacción de
Griess para medir los niveles de nitrito en el medio de cultivo
como un índice de liberación del óxido nítrico(NO). Véase
Chao et al., Glia 16:276-284 (1996).
Se transfirieron los cultivos a solución de sal
equilibrada de Earle (BBSS) y se incubó durante 24 horas con gp120,
quemoquinas y fragmento 1-3 de Tuftsina, es decir,
Thr-Lys-Pro (TKP), inhibidos p38
MAPK SB 203580 (es decir,
4-(4-fluorofenil)-2-(4-metilsulfinilfenil)-5-(4-piridil)imidazol,
Calbiochem, San Diego, CA), o combinaciones de ellos. Se aplicaron
quemoquinas o TKP durante 5 minutos y SB 203580 durante 15 minutos
antes de su exposición a gp120.
Se obtuvo TKP de Sigma (St. Louis, MO).
Recombinante humano MIP-1\beta.
SDF-1\alpha, SDF-1\beta, y se
adquirió RANTES recombinante de rata de R&D Systems
(Minneapolis, WI) y Endogen (Wobum, MA), respectivamente. La
glicoproteína de envoltura del VIH-1 gp120 de la
cepa SF2 se obtuvo del NIH AIDS Research and Reference Program
Reagent Programa, Division of AIDS, NIAID, NIH. Véase Scandella
et al., AIDS Res. Hum. Retroviruses
9:1233-1244 (1993). Gp12 adicional de cepas IIIB y
RF2 de HTV-1 se obtuvieron de Genentech y del
National Cancer Institute, respectivamente. TNF\alpha,
IFN\gamma, y IL-1\beta, eran de Genzyme
(Cambridge, MA), Gibco BRL (Grand Island, NY) y Endogen (Woburn,
MA), respectivamente.
Se evaluó la apoptosis neuronal en los ensayos
anteriormente descritos utilizando una variedad de técnicas, por
ejemplo, tinción de células permeabilizadas con yoduro de propidio
para determinar la morfología apoptópica y un anticuerpo específico
para neuronas (contra NeuN o MAP-2) para
identificar el tipo de células. En breve, se fijaron las células
durante 5 minutos con acetona helada a -20ºC y, tras tres lavados
en PBS, durante 4 minutos con solución de paraformaldehído al 2%
(w/v) en PBS a temperatura ambiente (RT). Se permeabilizó las
células fijadas con acetonaparaformaldehído utilizando Tween 20 al
0,2 ó Tween 20 en PBS (PBST), y se bloquearon los sitios de unión no
específicos mediante incubación durante 1 hora con una solución al
10% de suero de cabra inactivado por calor en PBST. Para teñir
específicamente neuronas, se incubaron células durante 4 horas a RT
o durante la noche a 4ºC con diluciones 1:500 de
anti-MAP-2 (Sigma) o de anticuerpo
monoclonal anti-NeuN (AM; Chemicon, Temecula, CA).
Sus anticuerpos de isotipo no específico respectivos sirvieron
como controles. Tras tres lavados, se incubaron las células en un
anticuerpo policlonal secundario (pAb) conjugado a isotiocianato de
fluoresceína (FITC) o a peroxidasa de rábano picante (HRP). En el
caso de pAb acoplada a HRP, diaminobenzidina (DAB) sirvió como el
sustrato de color desarrollado por incubación en una mezcla de 1
mg/ml DAB y 0,8% H_{2}O_{2} a una proporción de 3:1.
Posteriormente se tiñeron los núcleos celulares con 20 mg/ml yoduro
de propidio durante 5 minutos a oscuras y se montaron los
cubreobjetos en los portaobjetos de cristal. Se replicaron los
experimentos al menos 3 veces con valores triplicados en cada
experimento. Se juzgó la importancia estadística mediante un
análisis de varianza (ANOVA) seguido por una prueba post hoc
Scheffé o Bonferroni/Dunn.
En relación con la Fig. 1(A) y Fig.
1(B), se anuló la apoptosis neuronal inducida por gp120 (200
pM) mediante la presencia de \beta-quemoquinas,
es decir, RANTES y MIP-1\beta,(cada uno a 20 nM),
mientras que BSA (0,001% =144 nM) y la presencia de
\alpha-quemoquinas, es decir,
SDF-1\alpha ó SDF-1\beta,
(20-50 nM), no redujeron el daño o apoptosis
neuronal. De hecho, dichas \alpha-quemoquinas
aumentaron la apoptosis neuronal (aproximadamente un aumento de 2
veces la apoptosis neuronal en comparación con el control). Véase la
Fig. 2. MIP-1\beta, y RANTES inhibieron el efecto
neurotóxico de gp120SF2 de forma indirecta puesto que RANTES se une
a los receptores de \beta-quemoquina CCR1, CCR3, y
CCR5, y MIP-1\beta, se une a CCR5 (o un homólogo
funcional de rata), mientras que gp120SF2 (y
SDF-1\alpha/\beta) interactúa con el receptor de
\alpha-quemoquina CXCR4. Debe tenerse en cuenta
que aunque gp120SF2 también puede interactuar en menor grado con el
receptor de el \beta-quemoquina CCR5 en algunas
líneas celulares transfectadas, no se ha demostrado que esto suceda
en las células primarias, tal y como aquí se utiliza.
Debe señalarse que los cultivos
cerebrocorticales de roedores son un sistema modelo adecuado para
estudiar estas acciones de gp120 puesto que estas especies expresan
homólogos de CXCR4 que, al igual que la CXCR4 humana, pueden
mediar la infección por VIH-1 a través de la unión
con gp120.
Para investigar si el efecto neuroprotector de
estas \beta-quemoquinas y el efecto neurotóxico de
gp120 están mediados por macrófagos, astrocitos, neuronas o
mediante la acción simultánea de dos o de los tres tipos de
células, se utilizó en el ensayo el tripéptido inhibidor de
macrófagos Thr-Lys-Pro (TKP). Se ha
demostrado que TKP evita específicamente la activación de
macrófagos/microglia y la posterior liberación de sus factores
tóxicos tanto in vitro como in vivo, mientras que los
péptidos de control no tuvieron efecto alguno. Véase, p. ej.,
Auriault et al., FEBS Lett. 153:11-15 (1983).
En nuestros ensayos, TKP (50 PM) protegió a las neuronas de la
apoptosis inducida por gp120. Véase la Fig. 3(A). Por el
contrario, la apoptosis neuronal inducida por
SDF-1\beta no se anuló con TKP. Véase la Fig.
3(B).
Diversas líneas de pruebas confirmaron informes
previos acerca de que TKP ejercía su efecto inhibidor
específicamente en macrófagos/microglia, y no en astrocitos o
neuronas. Por ejemplo, en ausencia de macrófagos/microglia, TKP no
inhibió NINGUNA liberación de los astrocitos activados por
citoquina. Véase la Fig. 4(C), y TKP no interfirió en la
apoptosis neuronal inducida por NMDA. Estos descubrimientos indican
que son necesarios macrófagos activados para la apoptosis neuronal
inducida por gp120, pero no en la inducida por
\alpha-quemoquina.
El número de células VHI-1
infectadas en el cerebro es relativamente pequeño y las células
infectadas productivamente son exclusivamente de linaje monocitoide.
Véase Lipton and Gendelman, N. Engl. J. Med.
332:934-940 (1995). Esto sugiere que el
VIH-1 inicia un proceso neurodegenerativo que
implica la amplificación para producir una lesión CNS pronunciada.
En efecto, en sistemas de cultivo de cerebro humano y de roedor, se
ha descubierto que los macrófagos y microglia infectados con
HTV-1 o estimulados con gp120 contribuyen al
proceso neurodegenerativo, al menos en parte, mediante la
estimulación excesiva del subtipo NMDA del receptor de glutamato.
El hecho de que ratones con gp120 transgénico manifiesten lesiones
neuronales similares a las encontradas en cultivos de cerebro
humano y de roedor con demencia asociada al VIH indica que, incluso
en ausencia del VIH-1 intacto, basta un fragmento
del virus para disparar importantes aspectos de esta cascada de
amplificación en el proceso neurodegenerativo en nuestro sistema
in vitro, lo cual posee relevancia para la patogenicidad en
vivo.
En otra serie de experimentos, hemos ensayado
una serie de inhibidores de cascadas de señalización intracelular
para comprobar su capacidad para evitar la apoptosis asociada con
gp120. En estos inhibidores se incluyó el fármaco
Parke-Davis nº PD 98059 (2 PM) (es decir,
2'-amino-3'-metoxiflavona;
Calbiochem, La Jolla, CA) que inhibe la quinasa extracelular
regulada (ERK) MAPK, pirrolidina ditiocarbamato (PDTC, 5 PM) que
inhibe NF-kB, y SB 203580 (10 PM) que inhibe
específicamente p38 MAPK. Entre dichos compuestos, solo SB 203580
atenuó sustancialmente la apoptosis neuronal inducida por gp120SF2.
Véase la Fig. 4(A). Esto apoya la conclusión de que la vía
p38 MAPK está implicada en la señalización de muerte activada por
gp120. La inhibición de p38 MAPK también mejoró la neurotoxicidad
SDF-1. Véase la Fig. 4(B). Esto indica que
los procesos neurotóxicos iniciados por gp120SF2 y
SDF-1 utilizan la vía de señalización MAPK común que
implica p38 MAPK. Puesto que se produce neurotoxicidad inducida por
SDF-1 en ausencia virtual de macrófagos/microglia,
p38 MAPK debe activarse como una respuesta al estrés en neuronas o
astrocitos. Sin embargo, no podemos excluir la posibilidad de que
gp120 y SDF-1 también activen p38 en
macrófagos/microglia. De hecho, es probable que suceda puesto que
los experimentos inmunocitoquímicos realizados en nuestros sistemas
de cultivo han revelado p38 activada (difosforilada) en neuronas y
macrófagos tras la estimulación de gp120.
Existen otros inhibidores p38 MAPK que inhiben
la vía de señalización de forma similar a SB 203580. En estos
inhibidores se incluye triarilimidazol de SmithKline Beecham
Pharmaceuticals (King of Prussia, PA) o compuestos de triarilpirrol
tal como el fármaco Smith Kline nº SB 202190 (es decir,
4-(4-fluorofenil)-2-(4-hidroxilfenil)-5-(4-piridil)imidazol),
SB 220025 (es decir,
5-(2-amino-4-pirimidinil)-4-(4-fluorofenil)-1-(4-pipendinil)imidazol),
fármaco SmithKline Beecham nº SB 239063, fármaco francés SmithKline
nº SKF-104351; R.W. Johnson Pharmaceutical Research
Institute (Raritan, NJ) fármacos de pirrolopiridina tales como RWJ
68354 (es decir,
6-amino-2-(4-fluorofenil)-4-metoxi-3-(4-piridil)-1H-pirrolo[2,3-b]piridina);
fármaco Vertex Pharmaceuticals nº VK-19911 (es
decir,
1-(4-piperidinil)-4-(4-fluorofenil)-5-(4-piridil)imidazol);
fármaco Alexis Biochemicals nº SC 68376 (es decir,
2-metil-4-fenil-5-(4-piridil)oxazol);
y derivados y congéneres de cada uno de los compuestos
mencionados.
Estos inhibidores p38 MAPK pueden elaborarse
mediante una serie de métodos diferentes. Por ejemplo, estos
inhibidores pueden elaborarse mediante la síntesis de indol de
Fisher tal y como se describe en Henry et al., Bioorganic
& Medicinal Chemistry Letters 8:3335-40 (1998).
Véase también Gallagher et al., Bioorganic & Medicinal
Chemistry Letters 5(1):49-64 (1997) y Henry
et al., J. Med. Chem. 22:4196-8 (1998).
Como modelo para estudiar el tratamiento del
glaucoma, se emplearon células ganglionares de la retina dañadas
(axotomizadas). Específicamente, la transección del nervio óptico
próximo al cuerpo celular provoca muerte apoptópica de las células
ganglionares de la retina (RGC), similar a la encontrada en el
glaucoma. En ratas adultas, las RGC se marcaron retrógradamente con
Fluoro-Gold^{TM} (es decir, hidroxistilbamidina)
inyectada en el colículo superior. Pasados tres días, el nervio
óptico restante se transeccionó intraorbitalmente a 1 mm del globo.
Pasado un día tras la axotomía, no se observó ningún cambio
destacable en el patrón de fluorescencia de las RGC en comparación
con el de los controles. La densidad de las RGC, evaluada según el
número de células marcadas con fluorescencia, empezó a declinar
entre 4 y 7 días postaxotomía. Pasados 14 días, se perdió un número
sustancial de RGC marcadas con fluorescencia. Morfológicamente, en
retinas totalmente montadas teñidas con violeta de cresilo, la capa
de células ganglionares (GCL) de las retinas de control sin
lesionar no manifestó ningún perfil apoptópico o núcleo picnótico.
En contraposición, pasados 10 días tras la axotomía fueron
aparentes múltiples cuerpos celulares degenerativos en la GCL, y se
observó que la densidad celular de esta capa se había reducido
enormemente. Al cuantificar la fluorescencia de hidroxistilbamidina
en la GCL, en las retinas de control sin lesionar, la densidad
media de RGC fue 2533 \pm 104 células/mm^{2} (media \pm SD).
En el transcurso de 14 días tras la axotomía, la densidad RGC media
disminuyó a 348 \pm 107 (14% del control). Véase la Fig. 5.
Un día tras la axotomía, se visualizó la p18
activada (difosforilada) en la capa RGC mediante inmunocitoquímica,
pero no en las retinas de control. Mediante la prueba de
transferencia Western, se detectó la p30 fosforilada en primer
lugar pasadas 12 horas tras la axotomía y alcanzó su máximo pasadas
24 horas antes de empezar a disminuir. Se administró SB 203580
intravitrealmente en el momento de la axotomía y se repitió la
administración a los 5 y a los
\hbox{10 días.}
Ensayado pasados 14 días postaxotomía, SB203580
aumentó el número de RGC supervivientes de forma dependiente de la
dosis. Véase la Fig. 6. Se observó un grado significativo de
neuroprotección tras la inyección de tan poco como 0,2 nmol de
SB203580, correspondiente a una concentración intravitreal de 1,6
PM, dado que se ha informado que el volumen del humor vítreo de
rata es de \sim120 Pl. SB 203580 (10 nmol) aumentó el número de
RGC supervivientes de 348 a 1.347 células/mm^{2}, 14 días
postaxotomía (control: 2.511 células/mm^{2}).
Para determinar si la neurotoxicidad de
glutamato a través de la activación del receptor NMDA afectaría la
apoptosis a través de la vía de señalización p38 en RGC, se
examinaron los efectos de SB203580 en la apoptosis in vitro
de RGC inducida por NMDA. En cuanto a la Fig. 7, el tratamiento con
1 PM de SB203580 aumentó significativamente la supervivencia de RGC
durante una exposición a NMDA capaz de provocar apoptosis. Este
descubrimiento sugiere que la activación p38 participa en la
apoptosis de RGC mediada por el receptor NMDA.
También se investigó in vivo el efecto
del antagonista MK801 del receptor NMDA no competitivo. Se inyectó
MK801 en el humor vítreo del mismo modo que con SB 203580. En
cuanto a la Fig. 8, MK801 no solo aumentó el número de RGC
supervivientes pasados 14 días postaxotomía, sino que también
inhibió la fosforilación/activación de p38 en una forma dependiente
de la dosis. La adición de SB 203580 a MK801 no ofreció mayor
protección que la de MK801 solo en este paradigma.
A continuación se describen los procedimientos
detallados para realizar los experimentos mencionados.
Se obtuvieron ratas macho adultas
Long-Evans de 200 a 250 g de peso de un criador
local y, para todas las manipulaciones del experimento, se
anestesiaron con 1-2% de isoflurano y 70% N2O. Se
marcaron retrógradamente las RGC con hidroxistilbamidina (sondas
moleculares, Eugene, OR, también conocidas como
Fluoro-Gold^{TM}) para permitir el recuento
preciso de cuerpos celulares tal y como se describe en Vorwerk
et al., Invest. Ophthalmol. Vis. Sci.
40:813-816. Se anestesiaron las ratas y se
colocaron en un pequeño instrumento estereotáctico. Se expuso el
cráneo y se mantuvo seco. Se identificó y se marcó el bregma, y se
perforó una pequeña ventana sobre el hemisferio derecho, dejando
intacta la duramadre. Utilizando un dispositivo de medición
estereotáctico y un inyector Hamilton, se inyectó la solución de
hidroxistilbamidina en cuatro (4) regiones del colículo superior
derecho usando las siguientes coordenadas desde el bregma
(anterior-posterior; medio-lateral;
profundidad, todas ellas indicadas en mm): (1) -5,8, +1,0, -4,4;
(2) -6,5, +0,7, -4,0; (3) -6,5, +1,0, -4,0; y (4) -7,3, +1,5,
-3,7.
Axotomía. Se realizó la axotomía del
nervio óptico en el ojo izquierdo pasados 4 días tras el marcado
retrógrado. Tras la incisión del tejido conjuntivo dorsolateral, se
transeccionó el músculo lateral extraocular y se expuso el nervio
óptico bajo un microscopio estereoscópico. A continuación se
transeccionó el nervio óptico a una distancia de alrededor de 1 mm
del bulbo óptico. Durante la operación, debe procurarse evitar
dañar el suministro sanguíneo a la retina.
Aplicación del fármaco. Las inyecciones
intravitreales se realizaron utilizando una aguja de calibre 33
sujeta a una jeringa de 25 Pl tras la dilatar la pupila con 1% de
sulfato de atropina. La punta de la aguja se introdujo a través del
limbo dorsal del ojo bajo visualización estereomicroscópica. Las
inyecciones se completaron durante un periodo de 1 minuto. Las
inyecciones intravitreales de SB 203580 (Calbiochem, San Diego, CA),
MK801 (Research Biochemicals International, Natick, MA) o las
soluciones de control (como un volumen igual de diluyente salino)
se efectuaron en los ojos operados inmediatamente tras la axotomía
y se repitieron 5 y 10 días postaxotomía.
En diversos momentos, se administró a las ratas
una sobredosis de pentobarbital y se extrajeron los ojos. Se
diseccionó cuidadosamente la retina del ojo, preparada como un
conjunto planto en una solución al 4% de paraformaldehído, y se
examinaron las células ganglionares teñidas con un microscopio de
epifluorescencia para determinar la densidad. Se determinó el
número de RGC supervivientes en las retinas experimentales y de
control contando las neuronas marcadas con hidroxistilbamidina en
tres áreas estándar del cuadrante de la retina en una sexta parte,
la mitad y cinco sextas partes del radio de la retina, para un área
total de 2,25 mm^{2} tal y como se describe en Kermer et
al., J Neurosci 18:4656-4662 (1998). Los datos
de supervivencia RGC de cada grupo de animales se presentan como la
densidad media (RGCs/mm^{2}) y la desviación estándar de n = 3 a
6 retinas. La importancia estadística de los datos se determinó
mediante un análisis de varianza (ANOVA) seguido por una prueba
post-hoc de Dunnett. Para los estudios histológicos,
se prepararon conjuntos completos de retinas y se tiñeron según el
método de Nissl usando violeta de cresilo (0,1%).
Inmunohistoquímica. Tras la enucleación,
se sumergieron los ojos en fijador compuesto de 4% de
paraformaldehído en fosfato tamponado salino (PBS; pH 7,4) a 4ºC.
Diez minutos más tarde, se hemiseccionaron los ojos en el fijador y
se desecho el segmento anterior, la lente y el cuerpo vítreo. Se
conservó la parte posterior del globo ocular restante en solución
fijadora nueva durante la noche a 4ºC. Se colocó el globo en
parafina. Se cortaron secciones de 5 Pm de grosor con un microtomo
y se transfirieron a placas de cristal recubiertas de gelatina.
Tras rehidratarlas, las secciones se trataron durante 30 min. a
temperatura ambiente con metanol para aumentar la permeabilidad de
la membrana, seguido de 4% de peróxido de hidrógeno durante hr para
bloquear la actividad intrínseca de la peroxidasa. A continuación
se incubaron las secciones con 20% de suero de cabra normal (NGS)
durante 1 hr. Tras secarlas, las secciones se incubaron durante la
noche a 4ºC en PBS con 0,3% de Triton-X 100, 1% de
NGS, y uno de los siguientes anticuerpos específicos: 1: 1000
anticuerpos anti-p38\alpha ,(Santa Cruz
Biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA), 1:250 p38 específica
anti-fosfo (New England BioLabs Inc., Beverly, MA),
o 1:50 anticuerpo anti-rata ED1(Serotech,
UK). A continuación se incubaron las secciones con
anti-IgG biotinilado(Sigma Immunochemicals)
durante 2 hr a temperatura ambiente. Se efectuó el desarrollo del
color con un juego de sustrato Vector AEC (Vector Laboratories
Inc., Burlingame, CA) o un juego Sigma Rapid DAB. Cuando se
localizó la inmunoreactividad exclusivamente en el núcleo, fue
necesario contrateñido para definir el soma celular, y se usó
hematoxilina de Meyer.
Inmunotransferencia. Se homogenizaron las
retinas en tampón de muestra de dodecilsulfato (SDS) (2% de SDS,
0,6% de 2-mercaptoetanol, 10% de glicerol, 50 mM de
Tris, pH 7,2) y se centrifugaron. Tras estimar la concentración de
proteínas sobrenadante con un ensayo de proteína de
BIO-RAD(Bio-Rad Lab.,
Hercules, CA), se separaron alícuotas que contenían 70 Pg de
proteína mediante SDS-PAGE y se transfirieron sobre
una membrana de nitrocelulosa (Hybond ECL, Amercham Pharmacia
Biotech, UK). A continuación se bloquearon las membranas con 25 mM
de Tris-HCl (pH 7,4), 137 mM de NaCl, 2,68 mM de KCl
y 0,1% de Tween 20 con 5% de leche desnatada durante 1 hr a
temperatura ambiente. Se sondaron las membranas con 1:1500 de
anticuerpos anti-p38\alpha, 1:200 de anticuerpos
anti-p38\beta (Santa Cruz Biotechnology), o 1:
500 de p38 específico anti-fosfo según las
instrucciones del fabricante. Las bandas reactivas al anticuerpo se
visualizaron mediante detección quimioluminescente (ECL western
detection kit, Amercham Pharmacia Biotech UK, Limited).
Cultivos de células retinales. Se
prepararon células retinales de ratas Long-Evans de
6-10 días de edad tal y como se describe en Leifer
et al., Science 224:303-306 (1984). En breve,
tras la disociación en papaína, se colocaron las células retinales
en placas de cristal recubiertas de
poli-L-lisina en medio esencial
mínimo Eagle. Se identificaron las RGC mediante tinción
inmunocitoquímica utilizando un anticuerpo
anti-Thy-1 (2G12), que es específico
de las células ganglionares en las células de la retina de las
ratas.
Evaluación de la apoptosis inducida por NWDA-
en RGC cultivadas. Para inducir apoptosis predominante (Véase
Bonfoco et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA
92:7162-7166 (1995); Dreyer et al.,
Neuroreport 6:942-944 (1995)), se expusieron los
cultivos de células retinales 300 PM NMDA/5 PM de glicina durante 18
hr en medio con calcio elevado (3 mM). Para marcar específicamente
las RGC, se incubaron los cultivos con anticuerpo
anti-Thy-1 durante 1 hr. Tras 3
lavados con PBS, se incubaron las células en
IgG-FITC de
cabra-anti-ratón durante 1 hr. Para
evaluar la apoptosis, las células retinales se fijaron,
permeabilizaron y tiñeron con 20 Pg/ml de yoduro de propidio durante
5 min, tal y como se describe en Ankarcrona et al., Neuron
15:961-973 (1995). En breve, los cubreobjetos que
contenías las células se lavaron una vez con PBS y se
permeabilizaron con 85% de metanol durante 10 min. Tras otro lavado
con PBS, se fijaron los cubreobjetos en acetona durante 5 min. y
posteriormente se tiñeron con yoduro de propidio durante 5 min. en
la oscuridad. A continuación se montaron los cubreobjetos en los
portaobjetos de vidrio en glicerol:PBS (1:1), y se visualizaron bajo
microscopio de epifluorescencia. Se marcaron los núcleos
apoptópicos en células que también estaban teñidas con
anti-Thy-1, y se expresaban como una
fracción del total de RGC. El inhibidor p38 MAPK puede incluirse
en un preparado farmacéutico, utilizando un vehículo farmacéutico
(por ejemplo, salino fisiológico); la formulación exacta de la
mezcla terapéutica depende de la vía de administración, por ejemplo,
oralmente, parenteralmente (intravenosa, intramuscular,
intraperitoneal, subcutánea), intravitreal, instilados tópicamente
en el ojo, intracerebroventricularmente o intratecalmente.
Ejemplos de formas de administración parenteral
incluyen soluciones acuosas del agente activo, en un salino
isotónico, 5% de glucosa u otro excipiente conocido
farmacéuticamente aceptable. Agentes solubilizantes tales como
ciclodextrinas u otros agentes solubilizantes conocidos por los
expertos en la técnica, pueden utilizarse como excipientes
farmacéuticos para la administración de los compuestos
terapéuticos. Para la administración oral, puede formularse la
composición del inhibidor p38 MAPK puede formularse en una cápsula,
cápsula de gel o un comprimido. Las cápsulas pueden comprender
cualquier material farmacéuticamente aceptable estándar tal como
gelatina o un derivado de celulosa. Los comprimidos pueden
formularse según el procedimiento convencional comprimiendo mezclas
de los inhibidores p38 MAPK y un vehículo sólido y un lubricante.
Ejemplos de vehículos sólidos incluyen almidón y bentonita de
azúcar. El inhibidor p38 MAPK también puede administrarse en forma
de un comprimido duro o cápsula que contiene, por ejemplo, lactosa
o manitol como aglutinante, un relleno convencional y un agente
para comprimir. Para composiciones que vayan a ser administradas a
los ojos, pueden utilizarse formulaciones tópicas y pueden incluir
conservantes, tensioactivos, potenciadores de la viscosidad,
tampones, cloruro sódico y agua oftalmológicamente aceptables para
formar soluciones y suspensiones oftálmicas estériles. Una cantidad
efectiva de inhibidor p38 MAPK se define como la cantidad de
compuesto que, tras su administración a un paciente que la
necesita, confiere efecto terapéutico al paciente tratado. La
cantidad efectiva que vaya a administrarse a un paciente se basa
normalmente en la edad, superficie corporal, peso y estado del
paciente La interrelación entre dosis para animales y para humanos
(basada en miligramos por metro cuadrado de superficie corporal) se
describe en Freireich et al., Cancer Chemother. Rep. 1966,
50, 219. El área de superficie corporal puede determinarse
aproximadamente a partir de la altura y peso del paciente. Véase,
p. ej., Scientific Tables, Geigy Pharmaceuticals, Ardley, New York,
1970, 537. Una cantidad efectiva de un inhibidor p38 MAPK puede
oscilar desde alrededor de 1-10.000 mg/kg (es decir,
aprox. 1-500 mg/kg). Las dosis efectivas también
variarán, tal y como podrán apreciar los expertos en la material,
en función de la ruta de administración, la utilización de
excipientes y de la posibilidad de coutilización con otros
tratamientos terapéuticos.
Claims (10)
1. El uso de un inhibidor de la proteína quinasa
activada por mitógenos (MAPK) p38 en la fabricación de un
medicamento para el tratamiento de pacientes que sufren glaucoma,
neuropatía óptica, neuritis óptica, isquemia retinal, lesiones
ópticas inducidas por láser, o vitreoretinopatía proliferativa
inducida por cirugía o trauma; un paciente que sufre lesión
neuronal o apoptosis que implique las células ganglionares de la
retina; o un paciente que sufra un estado médico que provoque
estrés nitrosativo u oxidativo a las células ganglionares de la
retina por la activación excesiva de receptores aminoácidos
excitatorios o la generación de radicales libres.
2. El uso según la Reivindicación 1, en donde el
inhibidor p38 MAPK es de la siguiente fórmula:
donde
A es N ó CR\alpha, y
cada R\alpha, Ra, Rb, y Rc, es
independientemente, hidrógeno, alquilo, hidroxilo, alcoxilo,
ariloxilo, heteroariloxilo, tio, amino, amida, carboxilo, éster,
amida, halo, ciloalquilo, heterocicloalquilo, arilo, heteroarilo,
aralquilo o heteroaralquilo, pudiendo sustituir opcionalmente cada
cicloalquilo, heterocicloalquilo, arilo y heteroarilo por alquilo,
hidroxilo, alcoxilo, ariloxilo, heteroariloxilo, tio, amino, amida,
carboxilo, éster, alquilsulfinilo o halo; Rc y Rd se unen
opcionalmente para formar cicloalquilo, heterocicloalquilo, arilo,
o heteroarilo, cada uno de los cuales puede sustituirse
opcionalmente con alquilo, hidroxilo, alcoxilo, ariloxilo,
heteroariloxilo, tio, amino, amida, carboxilo, éster,
alquilsulfinilo, o halo; o sales de ellos.
3. El uso según la Reivindicación 2, en donde A
es N, y Ra es hidrógeno, cicloalquilo, heterocicloalquilo, arilo,
heteroarilo, aralquilo o heteroaralquilo.
4. El uso según la Reivindicación 2, en donde A
es N, y Rb es hidrógeno, arilo, o heteroarilo.
5. el uso según la Reivindicación 4, en donde Rb
es fenilo, sustituido en la posición 4 con alcoxilo,
alquilsulfinilo, halo, o amino.
6. El uso según la Reivindicación 2, en donde A
es N, y Rc es hidrógeno, arilo, o heteroarilo.
7. El uso según la Reivindicación 6, en donde Rc
es es fenilo, sustituido con alcoxilo, alquilsulfinilo, halo, o
amino.
8. El uso según la reivindicación 2, en donde A
es N y Rd es 4-piridil, preferiblemente sin
sustituir.
9. El uso según la Reivindicación 2, en donde A
es CR\alpha, y Rc y Rd se unen para formar heteroarilo que puede
sustituirse opcionalmente con alquilo, alcoxilo, ariloxi, amino, o
halo.
10. El uso según la Reivindicación 1, en donde
el inhibidor p38 MAPK es
4-(4-fluorofenil)-2-(4-metilsulfinilfenil)-5-(4-piridil)-1H-imidazol,
4-(4-fluorofenil)-2-(4-hidroxilfenil)-5-(4-piridil)-1H-imidazol,
5-(2-amino-4-pirimidinil)-4-(4-fluorofenil)-1-(4-piperidinil)-1H-imidazol,
2-metil-4-fenil-5(-4-piridil)oxazol,
fármaco francés SmithKline nº SKF-104351,
6-(4-fluorofenil)-2,3-dihidro-5-(4-piridil)-imidazo-[2,1-b]-tiazol,
6-amino-2-(4-fluorofenil)-4-metoxi-3-(4-piridil)-1H-pirrolo[2,3-b]piridina,
o
1-(4-piperidinil)-4-(4-fluorofenil)-5-(4-piridil)-1H-imidazol.
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