El veneno de una elusiva serpiente costarricense podría convertirse en una herramienta poderosa para el estudio de la epilepsia y en un aporte al desarrollo de fármacos que logren controlar esta enfermedad.
Dos toxinas presentes en el veneno de la coral gargantilla (Micrurus mipartitus ) actúan sobre el sistema nervioso de una manera antes no conocida.
Al menos en el cerebro de los animales con los que se han hecho las investigaciones, estas toxinas alteran la comunicación de una neurona con otra, provocando algo así como “cortocircuitos” en las señales.
Comprender cómo es que son capaces de causar esa alteración podría dar pistas para revertir el efecto y rehabilitar la interacción entre las células neuronales (sinapsis) en pacientes con epilepsia.
Así lo descubrió un equipo científico internacional que estudia el tema desde los años 80 y del que fueron parte los expertos del Instituto Clodomiro Picado (ICP), de la Universidad de Costa Rica.
Uno de los autores del artículo, que publicaron en febrero pasado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, es el microbiólogo del ICP, José María Gutiérrez.
También participaron investigadores de la Universidad de Marsella (Francia); la Johns Hopkins (EE. UU.), así como del Hospital Universitario Hamburg-Eppendorf y de la Universidad de Sarre (Alemania).
Neurotoxinas. El ICP realizó recientemente un mapa de las proteínas que componen el veneno de la coral gargantilla, especie que vive en la zona norte y el Caribe costarricense.
El propósito inicial del estudio era purificar las toxinas que causan efectos letales en los animales, como la muerte del tejido muscular, hemorragias o coagulación de la sangre.
Resulta que las toxinas de las serpientes coral son neurotoxinas: bloquean la unión donde los nervios se conectan con los músculos, impidiendo que se regule la contracción muscular.
En un ratón de laboratorio y en los humanos provocan muerte por asfixia, pues se pierde el control sobre los músculos que permiten la respiración.
Pero esto no sucedió con el veneno de la coral gargantilla.
Gutiérrez explicó que apareció una proteína, con la misma estructura de las toxinas que producen parálisis respiratoria de otras corales. Curiosamente, cuando la inyectaban al ratón por vía intravenosa, no lo mataba.
“Entonces, se hicieron experimentos para probar qué pasaba si la toxina se administraba directamente en el cerebro del ratón”, agregó el microbiólogo.
Y es que las neurotoxinas inyectadas por vía intravenosa no llegan al cerebro, pues las paredes de los vasos sanguíneos impiden su tránsito. La única forma de saltarse la barrera vascular es administrando la toxina directamente en el tejido cerebral.
“La sorpresa fue que cuando la toxina –que por vía intravenosa no mataba al animal– se inyectaba por la vía cerebral, producía unas convulsiones tremendas y mataba al animal con dosis muy bajas. Ahí quedó claro que se trataba de una toxina novedosa, y muy diferente a lo que se conocía hasta el momento”, resaltó.
El porqué. En el sistema nervioso, las neuronas tienen más de 60 tipos de receptores para distintos “paquetes químicos” o neurotransmisores, como serotonina, oxitocina y dopamina. Al recibir uno de estos “paquetes”, la neurona se excita o se inhibe. Si se excita, se da un impulso eléctrico. Si se inhibe, no lo hace.
Los receptores de acetilcolina de las células musculares son los que sufren el ataque de las neurotoxinas de la mayoría de serpientes coral. Pero en pruebas de laboratorio, las dos toxinas de la gargantilla no tenían efecto alguno sobre receptores de acetilcolina.
Al ver el efecto de las toxinas de la coral gargantilla en el cerebro de los ratones, los investigadores dirigieron su atención a otro tipo de receptor, el cual tiene parte en los ataques epilépticos.
Los receptores GABA (siglas en inglés de ácido gama-aminobutírico), al recibir un “paquete” del químico del mismo nombre, son responsables de reducir la actividad de la neurona. Cuando estos receptores GABA dejan de funcionar, ya no se regulan los estímulos químicos en el cerebro que excitan a las neuronas. El exceso de impulsos excitatorios se traduce en convulsiones.
“Los medicamentos ansiolíticos, como diazepam y alprazolam, también se pegan a los receptores GABA, pero causan relajación y no ataques epilépticos porque la unión es mucho más débil”, explicó por su parte Frank Bosmans, del equipo de científicos que participó en el estudio.
“Para el experimento, se cultivaron neuronas en el laboratorio, y se vio que la toxina de la M. mipartitus se une fuertemente al receptor GABA y lo vuelve muy sensible. Al hacerlo, potencia la acción del neurotransmisor GABA y, con muy pequeñas dosis de este, se inhibe la actividad de la neurona”, añadió Gutiérrez. Eso sume a los ratones en un breve estado de letargo.
No obstante, en poco tiempo, el receptor GABA se desensibiliza y deja de inhibir la actividad neuronal. Así, se produce el exceso de impulsos que provoca ataques de tipo epiléptico.
“El aspecto tan original de este trabajo es que nunca se había descrito una toxina de origen animal que actúe sobre el receptor GABA”, apuntó Gutiérrez.
Como parte de la investigación se logró, en los laboratorios europeos involucrados, sintetizar artificialmente y clonar las proteínas MmTX1 y MmTX2, dos toxinas que ahora podrán usarse para comprender el funcionamiento de los receptores GABA en el sistema nervioso. Además, las toxinas sintéticas podrán utilizarse para inducir la epilepsia en ratones de laboratorio y así probar nuevas drogas.
“Los venenos de las serpientes tienen un gran potencial. Además de ser estudiados desde el daño que hacen a los seres humanos, también pueden servir como fuente de moléculas de interés farmacológico. En el país hay tanta variedad de venenos, que hay muchas moléculas esperando un estudio”, expresó Gutiérrez.
