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farmacologici per studiare la funzione dei recettori NMDA contenenti una

subunità GluN2A. Entrambi i composti sono stati in grado di antagonizzare i

recettori NMDA contenenti GluN2A espressi nelle cellule HEK. Studi di

elettrofisiologia hanno dimostrato che le concentrazioni massime di entrambi i

composti inibiscono la corrente cellulare intera (~ 30%) nella coltura primaria dei

neuroni piramidali di ratto e inibiscono l’EPSP (~60%) mediata dal recettore

NMDA nei segmenti di ippocampo di ratto, suggerendo che sia 43 che 44

potrebbe essere utile per studiare il coinvolgimento di GluN2A in disordini

51

Figura 15 – (A) Antagonisti NMDA che sono stati studiati in modelli animali di ASD.

(B) Nuovi antagonisti NMDA.

Modulazione dell'attività GABAergica

Il GABA è generalmente considerato come il principale neurotrasmettitore

inibitorio che regola il rilascio di altri neurotrasmettitori e l’eccitabilità naturale.

Nel 2001, Hussman ha ipotizzato che diversi deficit funzionali del ASD potrebbero

essere collegati alla soppressione del tono inibitorio GABAergico in diverse

regioni del cervello, e che la perdita del controllo inibitorio dai neuroni

GABAergici potrebbe causare ipereccitazione dei neuroni target o vulnerabilità

selettiva al glutammato. [69] Gli effetti fisiologici del GABA sono mediati dalla

sua interazione con tre diversi sottotipi recettoriali: GABAA, GABAB e GABAC.

GABAA e GABAC sono canali ionici ligandi che sopprimono l'eccitabilità neuronale.

GABAB è un recettore accoppiato a proteina G insolito, cioè è un etero dimero

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rilascio di molti neurotrasmettitori, come la dopamina, la serotonina e

l'acetilcolina, attraverso un'inibizione proteina-G dipendente dei canali neuronali

del Ca²⁺ voltaggio-dipendenti. L'evidenza sperimentale di studi in vitro e in vivo

su modelli animali o nell'uomo, sembra supportare l'ipotesi che uno squilibrio tra

i segnali del recettore GABAA e GABAB possa comportare un aumento

dell'eccitabilità neuronale postsinaptica e un alterato rilascio di glutammato. [70]

Pertanto, l'aumento della trasmissione GABAergica potrebbe migliorare il

comportamento compensando una neurotrasmissione glutammatergica

potenzialmente eccessiva. Entrambi i sottotipi di recettori del GABA, ionotropico

e metabotropico, rappresentano potenziali bersagli per lo sviluppo di agenti

terapeutici. È interessante notare che l’aumento mediante farmaci della

neurotrasmissione GABAergica è in grado di migliorare i deficit di interazione

sociale nei topi BTBR. Sulla base di questi dati, Astra Zeneca e NIH hanno avviato

studi clinici del composto PAM 45 (AZD732, figura 16) α2,3 selettivo del

recettore GABAA, per il trattamento della disabilità sociale nei giovani adulti con

ASD (NCT01966679). [71] Sulla base di queste osservazioni, vari farmaci

clinicamente approvati che modulano la trasmissione del GABA, come i composti

46 (acamprosato), 47 (bumetanide), 48 (flumazenil), 49 (riluzolo) e 50

(arbaclofen), sono stati sottoposti a studi clinici. Gli studi clinici hanno prodotto

risultati discordanti e inconcludenti. Inoltre, il fallimento del composto 50 negli

studi clinici è stata la principale delusione nella ricerca per il ASD. Le numerose

53

significativa nell’outcome primario (punteggio di ritiro sociale-ABC), ma ha

fornito un miglioramento significativo nell’outcome secondario (disabilità sociale

tra le altre). Possibili spiegazioni per la mancanza di efficacia del composto 50 (e

di altri farmaci) potrebbero derivare dall'estrema eterogeneità del ASD. Infatti,

poiché i sintomi possono differire significativamente in termini di qualità e

gravità tra i pazienti, potrebbe essere difficile evidenziare cambiamenti

significativi con un singolo risultato.

Ad oggi, il composto 51 (baclofen, figura 16) è l'unico farmaco approvato dalla

FDA che ha come target il recettore GABAB. Tuttavia, il composto 51 ha mostrato

gravi effetti collaterali, tra cui ipotermia, convulsioni, sedazione, deficit cognitivi

e tolleranza ai farmaci. Inoltre esso mostra una scarsa penetranza nella BEE, e

quindi richiede alte dosi per arrivare ad agire sul recettore GABAB del SNC.

Elevate dosi del composto causano però alte concentrazioni plasmatiche con

attivazione dei recettori GABAB periferici sul muscolo liscio e sul muscolo

scheletrico. Dal composto 51 sono stati sviluppati numerosi agonisti GABAB con

l'obiettivo di migliorare la potenza e la penetrazione nel SNC. Inoltre, lo scaffold

del composto 51 è stato modificato per ottenere antagonisti GABAB, che,

tuttavia, mostrano scarsa selettività. Sono stati sviluppati PAM e NAM, anche per

i recettori GABAB, come alternativa agli agonisti e agli antagonisti ortosterici e

sono stati testati in diversi paradigmi comportamentali. Recentemente è stato

descritto il PAM di GABAB 52 (ADX71441, figura 16), un composto potente,

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dolore. Non sono stati riportati dati rilevanti sui test comportamentali nel ASD.

[72]

Figura 16 – (A) Farmaci modulatori della trasmissione del GABA che sono stata sottoposti a studi clinici per il trattamento di ASD.

(B) Struttura di un PAM di GABAB.

Inibizione della glicogeno sintasi chinasi 3 (GSK-3)

La GSK-3 è una serina/treonina chinasi evolutivamente conservata altamente

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segnalazione Wingless (Wnt)/β-catenina. Il pathway Wnt/β-catenina svolge un

ruolo cruciale nella proliferazione, nella differenziazione, nell’apoptosi e nella

crescita delle cellule del sistema nervoso centrale durante lo sviluppo

embrionale. Diversi geni appartenenti a questa via di segnalazione sono stati

geneticamente associati al ASD. [73, 74] Inoltre, il litio, farmaco stabilizzante

dell'umore, inibisce la GSK-3, imitando l'attivazione del pathway Wnt/β-catenina.

Inoltre, la via di segnalazione Wnt/β-catenina gioca un ruolo importante nella

regolazione della trasmissione sinaptica eccitatoria in compartimenti pre- e post-

sinaptici, contribuendo così all'equilibrio E/I. A livello presinaptico, modula

l'adesione cellulare, il raggruppamento e il riciclo delle vescicole sinaptiche.

Anomalie nella segnalazione pre-sinaptica di Wnt/β-catenina si traducono in

difetti nella morfogenesi della colonna vertebrale e nella trasmissione sinaptica

eccitatoria. Nei terminali post-sinaptici, questa via è coinvolta nell'omeostasi del

Ca²⁺ attraverso l'attivazione di diverse proteine come i canali Ca²⁺ voltaggio-

dipendenti di tipo L, i recettori NMDA e le chinasi CAMKII. Questo si traduce in

un ruolo importante di questo pathway nella costituzione di LTP e, pertanto, la

modulazione di questa via di segnalazione attraverso l'isoforma GSK-3β potrebbe

risanare i difetti in LTP e contribuire a stabilire la plasticità sinaptica.

La GSK-3β è costitutivamente attiva e diverse vie di segnalazione convergono su

di essa a monte per inibirne l'attività. Studi con topi transgenici indicano che

l'ablazione postnatale di GSK-3β nel proencefalo induce effetti ansiolitici e

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Sebbene il litio sia stato ampiamente utilizzato per gestire i sintomi dei disturbi

dell'umore nei disturbi psichiatrici, solo pochi studi hanno documentato gli effetti

della somministrazione di litio nei pazienti con ASD. Ad esempio, la

somministrazione di litio a 30 bambini e adolescenti con diagnosi di ASD secondo

criteri DSM-IV-TR ha migliorato sintomi come euforia, mania o paranoia nel 43%

dei pazienti.

La somministrazione cronica di litio a ratti isolati neonatali che mostravano

comportamenti simil-ASD ha abolito i sintomi e ha migliorato i difetti nella

neurogenesi e nell'equilibrio E/I. [75] Inoltre, il trattamento cronico con litio ha

invertito l'aumento della sintesi proteica cerebrale e ha migliorato le anomalie

comportamentali comunemente osservate nei topi senza il gene FMR1.

In linea con questi studi, l'inibizione farmacologica di GSK-3β, utilizzando

l'inibitore 53 (SB216763, figura 17), inverte i deficit di apprendimento

dell'ippocampo-dipendente e salva la neurogenesi dell'ippocampo adulto nei

topi senza il gene FMR1, suggerendo che la modulazione della via Wnt/β-

catenina è cruciale per la riattivazione della plasticità sinaptica e questi effetti

possono spiegare i miglioramenti comportamentali e di apprendimento

osservati. Inoltre, la somministrazione del litio o dell’inibitore GSK-3 54

(ARA014418, figura 17) ha ridotto la suscettibilità alle crisi audiogeniche, in un

57

Infine, è stato proposto che il NAM mGlu5 20 aumenti selettivamente la

fosforilazione inibitoria di GSK-3β nei topi senza il gene FMR1, imitando l'effetto

provocato dal trattamento cronico con litio. Sono state descritte molte piccole

molecole inibitrici di GSK-3β con diverso scaffold che agiscono principalmente in

modo competitivo con il sito di legame dell'ATP della chinasi, mentre ci sono

anche inibitori noti che non hanno come target il sito di legame dell'ATP.

La prima generazione di inibitori competitivi dell’ATP, come il composto 55

(staurosporina), non ha una selettività adeguata rispetto ad altre chinasi. Le 3-(7-

azaindolin)-4-arilmaleimmidi, esemplificate dai composti 53 e 56 (ING-135), il

benzo[e]isoindolo-1,3-dione (composto 57) e la fenilmetilenidantoina (composto

58) (figura 17) appartengono alla seconda generazione di inibitori del GSK-3β

dotati di buona selettività. I derivati 5-Imino-1,2,4-tiadiazolici, esemplificati dal