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
52
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,
54
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
55
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
56
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