2014 - VOL XV

Modelo de interacción sináptica entre fármacos y neurotransmisores: un nuevo enfoque desde la biología de sistemas

Autor/autores: Jorge González Casanovas
Fecha Publicación: 22/12/2015
Área temática: Tratamientos .
Tipo de trabajo: 

RESUMEN

A pesar de la importancia socioeconómica de la salud mental, y el envejecimiento de las
poblaciones humanas en países industrializados, no se conoce mucho acerca de la interacción entre
psicofármacos y sus receptores. Aunque estamos en la ?Era postgenómica? (en la que el genoma
humano ha sido secuenciado). Y a pesar de los esfuerzos hechos en documentar bases de datos de
fármacos, los mecanismos sinápticos son todavía bastante desconocidos. En este trabajo mostramos
como los modelos computacionales pueden servir para un mejor entendimiento de estos procesos.
La base del modelo que proponemos es la competencia entre fármacos y neurotransmisores
por unirse de forma simple a un receptor postsináptico. No hay una interacción directa entre ambos
ligandos en nuestro modelo, pero si indirecta, ya que cuando se forma un complejo ligando-receptor
este impide la unión de la otra molécula y esta unión desencadena una señal intracelular que afecta
a la expresión génica.
Proponemos un modelo sináptico simple que nos ayuda a comprender las bases de la respuesta
terapéutica de los psicofármacos, basada en la concentración del complejo fármaco-receptor. La
ingesta del fármaco y su absorción está directamente correlacionada con un crecimiento no lineal
asintótico de la concentración entre el fármaco y el receptor y un decaimisnto no lineal de la
concentración del complejo formado por neurotransmisor-receptor. Lo que está directamente
correlacionado a la ingesta de psicofármacos. El comportamiento dinámico del sistema predice un
decaimiento con el envejecimiento y la neurodegeneración. Esta respuesta no-lineal predice la
necesidad de reponer dinámicamente los niveles de algunos psicofármacos en sangre.Despite the importance of social and economic impact of mental health and increase of
senescence on human populations (Abdel-Hamid 2002, Kim 2009) is low the amount of information
published about drug (psychopharmacs) and protein interactions (González-Casanovas et al. 2011).
In the ?Postgenomic Era?, and instead of the efforts on annotation of databases of drug discovery
and pharmacology (Knox et al. 2011). The synaptic mechanisms are still so unknown (Cornish-Bowden & Cardenas 2010, August & Koeppl 2011, Altieri et. al. 2013, and Llerena et. al. 2013).
In this work we show an ?in silico? dynamic modeling exercise (Abdel-Hamid 2002, Boot et. al.
2008) of drug-neurotransmitters interaction and complexes ligand-receptor.
The basis of proposed model is a competition between neurotransmitters and drugs for doing a
complex with receptor in a simple manner (Abdel-Hamid 2002, Altieri et al 2013).
We present a simple mechanism based on a single receptor and two ligands. (, Tello-Bravo
2011, Reed et al 2012). There is not a direct interaction between two ligands, but when receptor is
occupied there are an indirect competition for binding the position.
We assume that once formed, the complex ligand-receptor an intracellular signaling have an
interaction with a specific gene (Boot et. al. 2008) that express the receptor, and this issue produces
an effect on stimulation of ligand-receptor binding (Altieri et.al. 2013).
The simple synaptic model proposed allow to understand the underlying processes of
therapeutic response based on complex drug-receptor concentration (Kovyazina et al. 2003).
The intake of drug, and absorption of it, is directly correlated with the increase of drug-receptor concentration that shows a linear or asymptotic growth curve (Drengstig 2012), but a non
linear decay of neurotransmitter-receptor complex concentration. And this is directly correlated with
drug intake.
Both drug and neurotransmitter decay with ageing or neurodegeneration (Pérez-Neri et al
2006) on the dynamical behaviour of the system. This non linear response explain a necessary
reposition of some drug concentration by blood intake.

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