I
trattamenti esistenti per il disordine depressivo maggiore (MDD) ha di
solito bisogno da settimane a mesi per ottenere gli effetti
antidepressivi, ed un numero significativo di pazienti non hanno un
miglioramento adeguato anche dopo mesi di trattamento. Inoltre, un
aumentato rischio di tentativi di suicidio è una preoccupazione maggiore
di salute pubblica durante il primo mese di terapia antidepressiva
classica. Quindi, migliori terapeutici che possono esprimere i loro
effetti antidepressivi in ore o in pochi giorni dalla loro
somministrazione sono una necessità urgente, come anche una migliore
comprensione dei presunti meccanismi associati con tali effetti
antidepressivi rapidi. In questo contesto, l’antagonista dell’ N-metil-ᴅ-aspartato
(NMDA) ketamina ha dimostrato in maniera consistente effetti
antidepressivi entro poche ore dalla somministrazione. Questo ne fa un
valido mezzo di ricerca per l’identificazione di biomarkers della
risposta con lo scopo di sviluppare la generazione futura di
antidepressivi ad azione rapida. In questa rassegna, descriviamo
correlati clinici, elettrofisiologici, biochimici, e di imaging come
bersagli rilevanti nello studio della risposta antidepressiva associata
alla ketamina, e le loro implicazioni per lo sviluppo di nuovi
antidepressivi ad azione rapida. Inoltre riguarderemo le evidenze che
dall’alpha-ammino-3-idrossi-5-metilo-4-acido isossazolopropionico (AMPA)
al NMDA possono rappresentare un meccanismo convergente per l’azione
rapida della ketamina. In complesso, la comprensione delle basi
molecolari di questo lavoro porterà probabilmente ad ulteriori sviluppi
di terapeutici migliori per la MDD.
- 1. Introduzione
1.1 Il bisogno di antidepressivi nuovi e migliori
Il
disordine depressivo maggiore (MDD) è una malattia psichiatrica seria,
ricorrente, eterogenea, e disabilitante che influenza milioni di
individui in tutto il mondo, ed ha un impatto negativo maggiore sulla
salute e sulla produttività pubblica. Più di mezzo secolo fa, è stato
osservato che l’antidepressivo imipramina era clinicamente efficace nel
trattare la MDD. Da allora, sono stati sviluppati molti altri
antidepressivi; questi sono largamente simili all’imipramina nel loro
meccanismo d’azione, ma sono più selettivi. Per esempio, gli inibitori
selettivi della ricaptazione della serotonina (SSRIs) sono più sicuri e
meglio tollerati degli antidepressivi triciclici, ma non è stato
dimostrato inequivocabilmente che offrono dei vantaggi in termini di
efficacia o velocità nell’inizio d’azione. Molto sorprendentemente,
studi recenti mostrano chiaramente che gli antidepressivi sono solo di
efficacia limitata per molti pazienti. Per esempio, nel più grande
studio aperto (START*D) che valuta le terapie standard nella MDD, meno
di un terzo dei pazienti che ricevevano antidepressivi classici avevano
una remissione dopo almeno quattro mesi di trattamento. Inoltre, la
remissione in metà dei pazienti richiedeva spesso sei mesi di
trattamento e due studi antidepressivi.
Oltre al problema dell’efficacia, anche l’inizio ritardato degli
effetti terapeutici associato agli antidepressivi classici è ancora una
grande sfida nel trattamento della MDD. Questo è un problema critico di
salute pubblica, perché alti tassi di mortalità e morbidità sono
presenti durante il periodo di latenza, e sono associati con un peggiore
decorso a lungo termine. Inoltre, nonostante il relativo grande numero
di antidepressivi disponibili, la nostra limitata conoscenza sia della
patofisiologia dell’MDD che del meccanismo d’azione coinvolto negli
effetti terapeutici degli antidepressivi sono stati impedimenti
significativi nello sviluppo di trattamenti migliori. Si pensa che il
meccanismo d’azione chiave negli effetti di antidepressivi classici
risieda nella loro capacità di aumentare le monoamine nelle sinapsi.
Dato che l’efficacia clinica con questi agenti tradizionali si osserva
tipicamente dopo settimane di trattamento, teorie recenti hanno
suggerito che le monoamine sono solo effettori primari, che modulano vie
di segnalazione a valle responsabili della loro efficacia terapeutica.
In anni recenti, è diventato sempre più chiaro che c’è un bisogno
urgente di sviluppare trattamenti farmacologici per la MDD che esprimano
effetti antidepressivi rapidi e duraturi entro ore o al più pochi
giorni. In questo contesto, la scoperta che l’antagonista del N-metil-ᴅ-aspartato
(NMDA) ketamina induce una risposta antidepressiva rapida entro ore ha
portato ad eccitanti nuove ricerche nei meccanismi cellulari che
influenzano un’azione antidepressiva rapida. In modo correlato, un
accumulo di evidenze suggeriscono che le alterazioni nella regolazione
della neurotrasmissione glutammatergica contribuiscono alla
patofisiologia della MDD, così come al meccanismo degli antidepressivi
esistenti. Queste evidenze a supporto provengono da: 1) scoperte sulle
anormalità glutammatergiche in pazienti con MDD; 2) effetti degli
antidepressivi esistenti e dei medicamenti stabilizzatori dell’umore sul
sistema glutammatergico; 3) evidenze precliniche che suggeriscono che
farmaci verso componenti vari della neurotrasmissione glutammatergica
possiedono proprietà antidepressive ed ansiolitiche; e 4) studi recenti
che dimostrano l’efficacia di agenti che modulano il glutammato nel
trattamento dei disordini dell’umore.
Quindi, sembra che gli agenti verso il sistema glutammatergico possano
essere la chiave per lo sviluppo di una nuova generazione di trattamenti
migliori per questa devastante malattia. In questo articolo,
descriviamo i recenti avanzamenti in questa area con un focus speciale
sul ruolo della ketamina come prototipo per lo sviluppo di nuovi,
migliori trattamenti per la MDD.
1.2 Quadro generale del sistema glutammatergico
Il
glutammato è un neurotrasmettitore eccitatorio critico nel cervello
umano ed è conosciuto in quanto gioca un ruolo importante nella
plasticità e nella capacità di recupero cellulari. Vari studi clinici
hanno supportato un ruolo critico del sistema glutammatergico nella
patofisiologia della MDD, e si pensa che esso sia un bersaglio chiave
nella regolazione dell’umore.
Il
glutammato agisce sia pre- che post-sinapticamente attraverso
l’attivazione di recettori diversi con caratteristiche strutturali
proprie. I recettori ionotropici del glutammato – NMDA,
alpha-ammino-3-idrossi-5-metil-4-acido isossazolopropionico (AMPA), e
kainato (KA) – sono canali ionici che aprono il poro dei canali e
consentono l’influsso ionico nella cellula quando sono attivati. Questo
influsso regola la polarizzazione della superficie neuronale, e quindi
attiva le cascate intracellulari di segnale. Al contrario, i recettori
metabotropici (mGluRs) sono recettori accoppiati a proteina G che
modulano direttamente le vie dei secondi messaggeri. I mGluR nel gruppo
I, che includono mGluR1 ed mGluR5, stimolano l’idrolisi dei fosfolipidi
fosfoinositidici nella membrana plasmatica della cellula. I recettori
del gruppo II (che includono mGluR2 ed mGluR3) e III (che includono
mGluR 4, 6, 7, e 8), con qualche eccezione, prevengono la formazione
dell’adenosin monofosfato ciclico (cAMP) tramite l’attivazione di una
proteina G che inibisce l’enzima adenilciclasi, che forma cAMP
dall’adenosin trifosfato (ATP). Questa rassegna si focalizza sui
recettori ionotropici NMDA ed AMPA, che si pensa siano coinvolti
direttamente nelle azioni antidepressive della ketamina (fig. 1).

FIGURA 1: Potenzialmente mirare ai bersagli per ketamina ed agenti simili induce effetti antidepressivi rapidi e sostenuti
ll
glutammato è accumulato in vescicole pre-sinaptiche grazie ai
trasportatori vescicolari di gutammato (VGLUTs), che modulano
criticamente la concentrazione di glutammato nelle vescicole sinaptiche
ed il suo conseguente rilascio nello spazio sinaptico. Inotre, la
modulazione del gruppo II di mGLUR controlla l’accumulo di glutammato
nelle vescicole sinaptiche. L’allontanamento del glutammato dallo
spazio extracellulare avviene attraverso gli EAAT ad alta affinità
presenti nella glia e nei neuroni presinaptici. Gli EAAT giocano un
ruolo chiave nel mantenimento di una adeguata funzione neuronale
attraverso la riduzione dei livelli di glutammato extracellulari
potenzialmente tossici. E’ da notare che si è visto che gli effetti
antidepressivi rapidi della ketamina sono modulati dalla produttività di
AMPA relativamente ad NMDA. Un eccesso di glutammato inoltre stimola i
recettori NMDA extracellulari, che antagonizzano l’attivazione delle
cascate neurotrofiche. E’ stato ipotizzato che i potenziali effetti
antidepressivi sostenuti (sub-acuti) della ketamina siano mediati da un
aumento dell’espressione di CREB e BDNF, così come della proteina
anti-apoptotica Bcl-2.
1.3 Recettori NMDA ed AMPA
Il
recettore canale NMDA include la combinazione delle subunità NR1, NR2
(NR2A-NR2D), ed NR3 (NR3A ed NR3B). Si pensa che il sito di legame del
glutammato sia nella subunità NR2, mentre la subunità NR1 è il sito di
legame per il co-agonista del glutammato, la glicina. Dentro il canale
ionico sono stati identificati due siti: il sito “s”, ed il sito della
fenciclidina (PCP); quest’ultimo è il sito di legame per la ketamina. I
recettori AMPA mediano l’eccitazione rapida, desensibilizzante nella
maggior parte delle sinapsi, e sono responsabili per le risposte
sinaptiche precoci al glutammato. Quando sono attivati, i recettori
AMPA aprono il poro, consentendo così l’influsso di sodio e la
conseguente depolarizzazione della membrana. I recettori AMPA
comprendono quattro subunità (GluR1-GluR4). Nelle sinapsi mature, i
recettori AMPA sono frequentemente co-espressi con i recettori NMDA,
dove di concerto contribuiscono ai processi di plasticità sinaptica
coinvolti nell’apprendimento, memoria e neuroprotezione.
- 2. Evidenze del coinvolgimento del sistema glutammatergico nella patofisiologia della MDD: scoperte da studi sull’uomo
Cambiamenti
nel sistema glutammatergico sono stati descritti nel sistema nervoso
centrale (SNC) (CSF e tessuto cerebrale) così come nel periferico in
soggetti con MDD. Non è chiaro se questi cambiamenti periferici nei
livelli di glutammato siano una disfunzione centrale o rappresentano una
scoperta secondaria regolata da altre variabili, tra cui l’uso di
medicamenti e le sorgenti periferiche di glutammato; Quindi le
misurazioni glutammatergiche centrali sembrano più affidabili. In ogni
caso, il rapido ricambio tra glutammato e glutammina, così come
l’attuale perdita di replicazione e le scoperte contraddittorie in
questa area hanno limitato la nostra comprensione del ruolo potenziale
dei biomarkers glutammatergici nella patofisiologia della MDD.
2.1 Studi di imaging, pos-mortem e genetici
I livelli cerebrali di glutammato sono stati misurati in vivo usando la risonanza magnetica spettroscopica a protoni (1H-MRS),
che quantifica il picco delle risonanze di glutammato, compresi i
componenti glutammato, glutammina, ed acido gamma-amminobutirrico
(GABA). Questa perdita di specificità per il glutammato, così come i
pochi studi capaci di misurare questo picco in aree diverse dalla
corteccia occipitale (che ha un ruolo limitato nella regolazione
comportamentale), supporta il bisogno di nuovi studi o strumenti per
valutare ulteriormente la regolazione del sistema glutammatergico
cerebrale nella MDD. In totale, i dati che indicano gli elevati livelli
di glutammato nella corteccia occipitale e i ridotti livelli nella
corteccia cingolata anteriore sono i dati più rilevanti in questa
area. E’ degno di nota che moderni studi di 13C-MRS capaci
di misurare il tasso di ciclo di glutammato/glutammina potranno fornire
presto studi dettagliati su cambiamenti della funzione glutammatergica
associati ad MDD.
Allo
stesso modo, studi genetici e post-mortem supportano il ruolo della
disfunzione del sistema glutammatergico nella MDD. Per esempio, livelli
aumentati di glutammato e livelli diminuiti di recettori GluR2 e GluR3
sono stati trovati nella corteccia prefrontale in individui con MDD. Un
ridotto legame al recettore NMDA, dell’espressione della subunità NR1,
dei trasportatori 1 e 2 degli amminoacidi eccitatori della glia, e della
sintetasi della glutammina sono stati trovati nelle regioni cerebrali
temporale e nelle due frontali dei soggetti con MDD. Una diminuzione
simile nell’espressione di SAP102 (una proteina associata alla sinapsi
che interagisce principalmente con la subunità NR2B) è stata osservata
nello striato di soggetti con MDD.
- 3. Il ruolo dei modulatori dei recettori NMDA ed AMPA come terapeutici della MDD
Dati
emergenti suggeriscono che il glutammato giochi un ruolo critico sia
nell’azione acuta che a lungo termine degli antidepressivi. Sia studi
in vitro che studi sull’uomo dimostrano che nuovi agenti modulatori del
glutammato così come antidepressivi tradizionali direttamente o
indirettamente si rivolgono al sistema glutammatergico; inoltre,
investigazioni recenti indicano specificamente l’efficacia
antidepressiva degli agenti che modulano il glutammato nella MDD. I
modulatori glutammatergici studiati hanno dimostrato o di avere come
bersaglio i recettori del glutammato (NMDA, AMPA e metabotropici)
direttamente, o di averli come bersaglio prima del proprio rilascio
nello spazio intercellulare.
A
riguardo della MDD, il ruolo del sistema glutammatergico è stato
studiato per decadi soprattutto con studi preclinici. I primi lavori
hanno descritto l’azione degli antidepressivi sui recettori
glutammatergici e l’effetto simil-antidepressivo degli antagonisti NMDA
in modelli animali. Infatti, vari studi animali hanno dimostrato un
ruolo per gli agenti glutammatergici nel trattamento di stati
simil-depressivi. In questo contesto, è stato anche dimostrato che lo
stress e la neuroplasticità giocano un ruolo nella MDD, e sono anche
criticamente regolati dal sistema glutammatergico. In ogni caso, per
ragioni non chiare, il lavoro sul glutammato nei disordini dell’umore è
rimasto fermo fino a poco tempo fa, quando una serie di studi preclinici
e clinici hanno “riscoperto” l’importanza del glutammato nei disordini
dell’umore; ed adesso è un’area di ricerca molto attiva.
Molti
altri modulatori glutammatergici sono stati testati sia in studi
animali che umani di MDD resistente al trattamento ed è stato visto che
sono di considerevole utilità. Questi promettenti agenti includono
antagonisti dell’NMDA, potenziatori dell’AMPA, agenti che inibiscono il
rilascio di glutammato, ed innalzatori dei trasportatori di glutammato.
Per esempio, gli antagonisti del recettore NMDA hanno effetti
simil-antidepressivi in vari paradigmi. Alcuni studi hanno notato che
la dizocilpina (MK-801), un bloccante di canale, e CGP 37849,
un antagonista del recettore NMDA, hanno effetti simil-antidepressivi
quando vengono somministrati da soli o in combinazione con
antidepressivi classici.
Di
nota, Preskorn et al. hanno recentemente investigato l’efficacia
antidepressiva dell’antagonista CP 101,606, selettivo per la subunità
NR2B. I recettori NMDA che contengono la subunità NR2B sono localizzati
principalmente nel prosencefalo, incluso l’ippocampo, che è implicato
nella patofisiologia della MDD. Diversamente dalla ketamina, che blocca
i recettori a canale ionico, CP-101,606 inibisce i recettori NMDA con
un meccanismo allosterico. Lo studio ha valutato un gruppo di pazienti
che non hanno risposto all’SSRI paroxetina, e che sono stati quindi
randomizzati per ricevere una infusione IV singola, a doppio cieco, o di
CP-101,606 (1.5 h alla dose di 0,75 mg/kg) o di placebo insieme a
paroxetina 40 mg/day. Una dose iniziale più alta durante un’infusione
di otto ore è stata precedentemente testata ed è stato trovato che
induceva sintomi dissociativi in quattro dei sette pazienti. In questo
studio, CP-101,606 era superiore al placebo nella misurazione principale
del risultato (il punteggio Montgomery-Asberg depression rating scale
(MADRS) al giorno 5). Il sessanta percento di questi pazienti con MDD
resistenti al trattamento che usavano un composto attivo rispondevano ai
criteri (50% di miglioramento), ed il 33% erano in remissione al giorno
5. E’ importante notare che tra i sensibili al giorno 5, più di metà
mantenevano una risposta anche dopo 12 giorni, ed il 32% mantenevano una
risposta un mese dopo l’infusione. Gli effetti collaterali
dissociativi erano presenti in quattro dei primi sette soggetti
randomizzati e, successivamente, la dose del medicamento in studio è
stata significativamente abbassata. Questo studio presenta molti
limiti, tra cui quello che il composto in studio non è stato testato in
ionoterapia, e che anche la paroxetina influenza il sistema del
glutammato. Inoltre, poiché gli effetti collaterali dissociativi del
composto in studio erano quanto mai visibili e richiedevano una
modificazione della dose (sia la dose totale che la durata
dell’infusione), la “cecità” dello studio poteva essere compromessa.
Nonostante ciò, questi risultati sono molto promettenti e valgono
ulteriori esplorazioni in studi più grandi.
Questo
articolo non può riassumere il ruolo di tutti questi diversi agenti nei
disordini dell’umore; invece, questo articolo si focalizza su un agente
– l’antagonista NMDA ketamina – come esempio di come la conoscenza di
un agente possa portare a nuove scoperte nella patofisiologia dei
disordini dell’umore, così come allo sviluppo di biomarkers e di
migliori terapeutici.
- 4. Studi sulla ketamina nella MDD: un valido strumento per lo sviluppo di terapeutici migliori
4.1 ketamina: quadro generale
La
ketamina (d12-(o-clorofenil)-2-(metilammina)cicloesanone idrocloride) è
un antagonista non competitivo NMDA ed un derivato del PCP. Il nome
originario della ketamina è Cl581, e la sua scoperta è accreditata al
Dr. Calvin Stevens (Wayne State University) che ha isolato il composto
nel 1961. La ketamina è idro- e lipo-solubile, ed è facilmente
somministrata attraverso varie vie con ampia distribuzione
nell’organismo. Il metabolismo della ketamina è regolato dagli enzimi
microsomiali epatici. Causa broncodilatazione e stimolazione del
sistema nervoso simpatico e del sistema cardiovascolare. In clinica, la
ketamina, e soprattutto la ketamina S(+), è usata in premedicazione,
sedazione, ed induzione e mantenimento dell’anestesia generale; infatti,
la ketamina è stata ampiamente studiata come anestetico classico nei
bambini e negli adulti a dosi più alte di 2 mg/kg. La ketamina è un
agente anestetico adatto a vittime di traumi, shock settico, pazienti
con malattie polmonari, ed ipovolemia. I metaboliti sono escreti dal
rene (90%) e con le feci (5%), con un 4% di dose somministrata escreta
immodificata con le urine. L’anestesia dura da 5 a 10 min dopo
somministrazione IV e 15-20 min dopo somministrazione IM.
Il
principale meccanismo d’azione della ketamina è il blocco del recettore
NMDA sul sito PCP all’interno del canale ionotropico. Ha una alta
affinità per il recettore NMDA, con una cinetica lenta di blocco/sblocco
dell’apertura del canale, ed un tipo specifico di chiusura del canale
(chiamata “trapping block”). Simultaneamente, induce un sostanziale
rilascio presinaptico del glutammato aumentando il tasso di scarica dei
neuroni glutammatergici dopo l’attivazione dello stimolo GABAergico.
Come già menzionato, in molti modelli animali sono stati notati
significativi effetti antidepressivi ed ansiolitici della ketamina, ed è
stato suggerito che alcune delle proprietà descritte sono critiche per
questi effetti.
4.2 Studi clinici
Uno
studio iniziale ha trovato miglioramenti nei sintomi depressivi
resistenti al trattamento entro 72 ore dopo infusione di ketamina in
sette soggetti con MDD. Più recentemente, è stato documentato un
effetto antidepressivo veloce (entro 2 ore), robusto, e relativamente
sostenuto (che è durato da una a due settimane) dopo infusione di
ketamina in pazienti con MDD resistente al trattamento. In questo
studio randomizzato, a doppio cieco controllato con placebo incrociato,
una singola dose endovenosa subanestetica di ketamina (0,5 mg/kg per 40
min) ha indotto un effetto significativo, rapido, e sostenuto. Più del
70% dei pazienti obbedivano ai criteri di risposta (50% di
miglioramento) dopo 24 ore dall’infusione, ed il 35% mostrava una
risposta sostenuta dopo una settimana. Due pazienti hanno mantenuto la
risposta per almeno due settimane nel gruppo della ketamina. Al
contrario, nessun paziente ha presentato una risposta sostenuta dopo un
giorno dall’infusione nel gruppo placebo. Piccoli disturbi di
percezione sono stati osservati nella maggior parte dei pazienti solo
nella prima ora dall’infusione; non sono comparsi effetti avversi seri.
I
pazienti sono stati valutati 60 min prima dell’infusione e 40, 80, 110 e
230 min, così come, uno, due, tre e sette giorni dopo la singola dose
endovena. Miglioramenti significativi nella scala di valutazione della
depressione di Hamilton (HAM-D) con ketamina contro placebo sono stati
osservati continuamente da 110 min fino a sette giorni. Le dimensioni
dell’effetto per la diversità di farmaco era molto grande (d = 1.46; 95% Cl, 0.91-2.01) dopo 24 ore, e da moderata a grande (d
= 0,68; 95% Cl, 0.13-1.23) dopo una settimana. Miglioramenti simili
sono stati denotati usando i punteggi della scala di depressione Back
Depression Inventory and Visual Analogue. Il nucleo dei sintomi della
MDD erano significativamente attenuati o, in molti casi, in completa
remissione nelle prime poche ore dopo infusione di ketamina. Un modello
misto lineare di HAM-D ha mostrato significativi effetti principali per
farmaco, tempo, ed un’interazione tra farmaco e tempo.
In
particolare, i tassi di risposta ottenuti con la ketamina dopo 24 ore
(71%) sono comparabili a quelli riportati dopo sei-otto settimane di
trattamento con antidepressivi classici basati sul sistema
monoaminergico (65%), e ciò mette in luce la rilevanza di queste
scoperte. E’ importante citare che l’efficacia antidepressiva della
ketamina è stata notata molto oltre la sua breve emivita. Non c’è mai
stato nessun lavoro su nessun’altro intervento somatico o farmacologico
che risultasse consistentemente e riproducibilmente in una tale risposta
così drammaticamente rapida e prolungata – ben oltre l’emivita del
farmaco – con una somministrazione singola. Inoltre, la scoperta di una
risposta antidepressiva rapida alla ketamina in pazienti con MDD
resistente al trattamento è stata adesso replicata in una coorte diversa
che coinvolge 26 soggetti. L’ampiezza ed il quadro temporale della
risposta alla ketamina in questo studio era simile agli studi
precedenti.
Lavori
successivi sugli effetti antidepressivi della ketamina concorrono con
gli studi già descritti. Per esempio, effetti simili sono stati
osservati con la ketamina in pazienti depressi che erano in stati pre- e
post-operatori, in pazienti con MDD e una concomitante sindrome
dolorosa, così come durante un corso di ECT, ed in questo modo veniva
rinforzata la sua rilevanza come strumento terapeutico per attivare una
rapida risposta antidepressiva nella MDD. Inoltre, sono stati descritti
casi clinici della rapida efficacia antidepressiva della ketamina in
MDD resistente alla terapia in co-morbidità con dipendenza da alcool e
sindrome dolorosa.
Nonostante
il profilo di sicurezza della ketamina e la mancanza di dipendenza
fisica, un aspetto di particolare importanza riguarda gli effetti
collaterali sedativi e psicotomimetici della ketamina, che continueranno
a limitare probabilmente il suo uso clinico in grandi campioni. In
modo correlato, una aumentata propensione agli effetti psicotomimetici e
tolleranza agli effetti antidepressivi della ketamina potrebbero
intervenire dopo dosi ripetute. Per esempio, un caso clinico recente ha
denotato che una seconda infusione di ketamina mostrava effetti
limitati dopo un mese dall’infusione iniziale. Allo stesso modo,
esposizioni ripetute alla ketamina aumentano i rischi di psicosi grave,
episodi dissociativi, e grave stress emotivo o euforia in pazienti ed in
soggetti sani. Uso non corretto o abuso di agenti terapeuticamente
rilevanti in psichiatria non sono fenomeni nuovi. Sono stati frequenti
in passato lavori sull’uso non corretto di agenti come benzodiazepine,
farmaci anticolinergici, e stimolanti.
Nonostante
gli effetti collaterali sedativi e psicotomimetici della ketamina, essa
induce un effetto antidepressivo consistente e riproducibile in un
periodo di tempo breve. Quindi, può essere un valido strumento di
ricerca. Attualmente, il nostro laboratorio sta usando la ketamina per
sviluppare biomarkers di risposta con lo scopo di sviluppare una nuova
generazione di antidepressivi. Più specificamente, stiamo esaminando
correlati clinici (per es., storia familiare), elettrofisiologici
(attività della corteccia cingolata anteriore (ACC) e
magnetoencefalografici (MEG)), biochimici, e di imaging della risposta
antidepressiva alla ketamina. Questo lavoro è importante perché
l’identificazione di correlati biologici associati agli effetti
antidepressivi rapidi della ketamina può aiutare ad identificare
biomarkers validi e specifici e nuovi bersagli per lo sviluppo di nuovi
composti che possano produrre ugualmente effetti antidepressivi rapidi,
senza gli effetti collaterali della ketamina. Sotto, descriviamo alcuni
dei correlati clinici, elettrofisiologici e biochimici nella risposta
antidepressiva alla ketamina.
4.3 Storia familiare di alcolismo
Negli
anni scorsi c’è stato un interesse crescente intorno agli studi
congiunti sulla patofisiologia della MDD ed il rischio di alcolismo, in
quanto il sistema del glutammato sembra giocare un ruolo in entrambe le
condizioni. Uno studio recente ha scoperto che gli individui
alcool-dipendenti hanno una riduzione marcata degli effetti tossici
soggettivi della ketamina in paragone ai controlli sani. Lo stesso
gruppo ha successivamente trovato che individui sani con una storia
familiare positiva di dipendenza dall’alcool avevano minori alterazioni
percettive e un più basso umore disforico dopo aver ricevuto la ketamina
rispetto a quelli senza una storia familiare. Abbiamo recentemente
esteso queste scoperte per valutare la risposta antidepressiva in
pazienti con MDD resistente al trattamento ed abbiamo trovato che
soggetti con MDD ed una storia familiare di dipendenza all’alcool
mostravano un miglioramento dei punteggi delle scale di valutazione
della depressione dopo infusione di ketamina significativamente maggiore
in paragone a coloro i quali non avevano una storia familiare di
dipendenza all’alcool.
Le
ragioni precise per la migliore risposta dei pazienti con MDD
resistente al trattamento con una storia familiare positiva di
dipendenza all’alcool sono essenzialmente sconosciute. Ma, dati
emergenti suggeriscono che alterazioni geneticamente determinate delle
subunità del recettore NMDA possano essere associate con dipendenza
all’alcool. Per esempio, uno studio recente ha trovato alcune evidenze
di un’associazione tra NR2A e dipendenza all’alcool, ed è stato visto
che l’alcool regola l’espressione di NR2A in regioni del cervello
implicate nei processi neurobiologici correlati alla dipendenza, tra cui
l’amigdala e l’ippocampo. Quindi, è possibile che variazioni genetiche
delle subunità NMDA, ed in particolare NR2A, aumentino la vulnerabilità
alla dipendenza da alcool alterando la sensibilità del complesso NMDA.
Siccome la ketamina agisce come antagonista parziale di NR2A, è
possibile che questa differenza nella sensibilità di NR2A possa
impartire una maggiore risposta agli effetti antidepressivi della
ketamina.
4.4 Attività ACC
In
uno studio in cui sono stati usati antidepressivi convenzionali,
Mayberg et al. sono stati i primi a mostrare che il metabolismo della
ACC rostrale più alta (BA 24a/b) differenziava i sensibili al
trattamento dai non sensibili alla sesta settimana. Uno studio
funzionale MRI recente ha trovato che un miglioramento più rapido dei
sintomi depressivi con fluoxetina veniva predetto da un’attivazione
funzionale della ACC maggiormente positiva durante il compito della
faccia emotiva. Allo stesso modo, pazienti con una migliore risposta
antidepressiva alla nortriptilina avevano anche iperattività (iper teta
attività) nella ACC rostrale area di Brodmann 24/32), e ciò supportava
il ruolo dell’attività ACC come predittore della risposta
antidepressiva. E’ stato visto che anche altri antidepressivi, così
come la deprivazione di sonno, producono effetti simili.
In
modo interessante, anche gli effetti antidepressivi dell’ECT sembrano
essere correlati con un metabolismo aumentato nel sottoginocchio
sinistro della ACC. Allo stesso modo, un pretrattamento alto
dell’attività ACC prediceva una risposta migliore alla stimolazione
magnetica transcraniale ripetitiva (rTMS). E’ stata anche notata
un’associazione consistente tra un’aumentata attività del sottoginocchio
cingolato (Cg25) e tristezza acuta usando la tomografia ad emissione di
positroni (PET); in questo studio, l’applicazione di stimolazione
cronica profonda del cervello (DBS) vicina alla regione del
sottoginocchio cingolato (area 25 di Brodmann) riduceva l’attività
elevata in questa area, e questa riduzione era associata con una
remissione significativa e sostenuta dei sintomi depressivi in quattro
di sei pazienti.
Uno
studio recente ha testato l’ipotesi che la registrazione MEG potrebbe
fornire un biomarker neurofisiologico associato con gli effetti
antidepressivi rapidi della ketamina. E’ stato scoperto che un
aumentato pretrattamento nell’attività ACC rostrale in pazienti con MDD
era infatti positivamente correlato con una rapida risposta
antidepressiva all’infusione di ketamina. L’attività ACC in risposta ad
una rapida esposizione a facce paurose è stata misurata in undici
soggetti MDD che non avevano assunto farmaci, abbinati a controlli
sani. Nello stesso studio, è stato anche osservato che la risposta
amigdaloidea alle facce paurose era negativamente correlata con la
risposta antidepressiva alla ketamina 230 min dopo l’infusione. E’
interessante che Deakin et al. abbiano anche osservato una regolazione
diretta dell’attività orbitofrontale e del sottoginocchio ACC dipendente
dal livello di ossigenazione del sangue (BOLD) da parte della ketamina
in individui sani. Inoltre, hanno osservato tre sistemi neuroanatomici
potenzialmente correlati agli effetti collaterali della ketamina,
soprattutto alla psicosi: (1) deattivazione nella corteccia limbica
ventrale anteriore; (2) attivazione nel cingolato medio-posteriore; e
(3) attivazione nella corteccia ippocampo/paraippocampale del lobo
temporale e nelle cortecce temporali superiore, media ed inferiore.
4.5. Fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF)
BDNF
è la neurotrofina più studiata nella patofisiologia della MDD. Un
modello ha suggerito che la patofisiologia dei disordini dell’umore
fosse associata ad una diminuzione dei livelli di neurotrofine durante
gli episodi umorali; il trattamento con antidepressivi e stabilizzatori
dell’umore è associato con un miglioramento clinico. A causa di questa
associazione, abbiamo investigato se i cambiamenti nei livelli di BDNF
fossero associati con gli effetti antidepressivi iniziali della
ketamina, ma abbiamo trovato che questi effetti antidepressivi non erano
mediati dal BDNF. Usando un kit ELISA anti-BDNF, i livelli plasmatici
di BDNF non mostravano cambiamenti dal livello basale dopo infusione di
ketamina e fino a 230 min dopo infusione (un punto temporale in cui gli
effetti antidepressivi e la risposta erano manifesti). Dato che i
livelli di BDNF venivano valutati solo durante il primo giorno di
trattamento, poteva essere importante valutare anche il suo ruolo sugli
effetti antidepressivi sostenuti della ketamina. Lo studio, tuttavia,
ha confermato l’efficacia della ketamina come antidepressivo ad azione
veloce.
E’
intrigante il fatto che pare che sia la ketamina che gli antidepressivi
monoaminergici classici agiscano direttamente sui recettori NMDA ed
AMPA; ma, sembra che i bersagli glutammatergici della ketamina possano
attivare rapidamente cambiamenti neuroplastici precoci e potenziamento
sinaptico attraverso i recettori AMPA, senza essere correlati agli
effetti del BDNF. Al contrario, gli antidepressivi tradizionali
necessitano di attivare lunghe cascate di segnali neurotrofici, il chè
può spiegare i loro effetti ritardati.
- 5. Aumento della produttività di AMPA ed NMDA come meccanismo convergente per l’azione antidepressiva rapida della ketamina
Per
sviluppare la generazione futura di terapeutici che agiscono più
rapidamente della ketamina e che siano meglio tollerati, diventa
cruciale capire le basi molecolari e cellulari degli effetti
antidepressivi della ketamina. Con questo obiettivo, il nostro
laboratorio ha condotto una serie di saggi preclinici con la ketamina in
modelli animali di MDD. Le evidenze precliniche indicano un
interscambio rilevante tra i recettori AMPA ed NMDA negli effetti
antidepressivi rapidi della ketamina. Infatti, la ketamina diminuiva il
tempo di immobilità nel test di nuoto forzato – un modello animale di
depressione – e questo effetto veniva abolito quando l’antagonista AMPA
NBQX veniva dato prima dell’infusione. Al contrario, l’inibizione AMPA
con NBQX non regolava gli effetti simil-antidepressivi dell’imipramina.,
rinforzando quindi la selettività per la ketamina o forse per altri
modulatori glutammatergici di questo effetto. Più recentemente, studi
nel nostro laboratorio hanno documentato che Ro 25-6981, un antagonista
selettivo della subunità NR2B, aveva proprietà simil-antidepressive nei
roditori. Come con la ketamina, sembra che questi effetti fossero
largamente mediati dai recettori AMPA.
Questo
tema è particolarmente interessante perché si pensa che il
potenziamento sinaptico sia coinvolto negli effetti antidepressivi acuti
della ketamina. Come già rilevato, la ketamina può produrre
rapidamente potenziamento sinaptico mediato dagli AMPA, mentre gli
antidepressivi tradizionali lo fanno in maniera ritardata attraverso una
cascata di cambiamenti dei segnali intracellulari, ed in questo modo
potenzialmente si spiega il tempo diverso di inizio degli effetti
antidepressivi. La deprivazione di sonno, che è risaputo induce anche
effetti antidepressivi rapidi, aumenta in maniera simile la plasticità
sinaptica mediata da AMPA. Inoltre, sembra che la ketamina potenzi
l’efficacia sinaptica nella via amigdala-accumbens. Si può notare che
il potenziamento sinaptico coinvolge il traffico AMPA, che aumenta la
produttività AMPA. Quindi, è possibile che l’aumentata produttività
glutammatergica dei recettori AMPA rispetto a quelli NMDA dopo
trattamento con ketamina possa risultare in un aumentato potenziamento
sinaptico ed attivazione di geni neuroplastici precoci (possibilmente
non correlati ad aumentati livelli di BDNF). L’aumento conseguente del
rilascio di glutammato favorisce di conseguenza i recettori AMPA su
quelli NMDA in quanto questi ultimi sono bloccati dalla ketamina;
quindi, l’effetto netto dell’effetto antidepressivo della ketamina a
livello cellulare è un’aumentata produttività glutammatergica.
Similmente
agli antagonisti NMDA, gli effetti simil-antidepressivi degli
antagonisti mGluR2/3 (gruppo II dei mGluR) possono essere prevenuti
dalla co-somministrazione di un antagonista del recettore AMPA,
suggerendo che un’aumentata attività sinaptica del recettore AMPA possa
essere una via comune attraverso cui originano gli effetti
antidepressivi mediati dal glutammato. Specificamente, sembra che
l’antagonista del recettore mGlu2/3 (LY341495) abbrevi il tempo
richiesto perché gli antidepressivi classici esercitino i loro pieni
effetti. Per di più, un altro studio recente, ha trovato che
l’antagonista AMPA
2,3-diossi-6-nitro-1,2,3,4-tetraidrobenzo[f]quinoxalina-7-sulfonamide
bloccava l’attività simil-antidepressiva di un antagonista simile del
gruppo II mGluR (MGS-0039) nel saggio di sospensione della coda, un
altro modello animale di depressione. Infine, Chourbaji et al. hanno
recentemente scoperto che topi con una delezione della principale
subunità GluR1 del recettore AMPA sembra che siano un buon modello di
depressione, rinforzando così il ruolo di un’aumentata attività AMPA o
di una ridotta funzione NMDA come paradigmi rilevanti di MDD.
E’
importante notare che la down-regolazione nella funzione del recettore
NMDA è stata anche descritta come un importante bersaglio a valle degli
antidepressivi monoaminergici classici. Il periodo di latenza
necessario per azionare gli effetti antidepressivi con questi agenti può
rappresentare il tempo necessario per esercitare effetti modulatori
diretti sul complesso recettore NMDA-canale. Allo stesso tempo,
l’induzione di una regolazione diretta dei recettori NMDA dovrebbe
determinare effetti antidepressivi più rapidi.
Ci
sono anche evidenze del fatto che sembra che i recettori AMPA
rispondano al trattamento cronico con antidepressivi classici, ma sembra
che il meccanismo coinvolto non sia correlato a quelli associati con il
rapido inizio degli effetti antidepressivi della ketamina. Infatti, è
stato visto che il trattamento cronico con antidepressivi classici
aumenta anche i livelli dei recettori di superficie AMPA. Considerate
insieme, queste scoperte suggeriscono che l’amplificazione dei recettori
AMPA riduce la funzione del recettore NMDA attraverso l’attivazione di
vie di plasticità. Il potenziamento sinaptico mediato dall’AMPA è
coinvolto negli effetti antidepressivi precoci della ketamina, mentre le
cascate di segnale neurotrofico intracellulari mediati dall’AMPA
modulano gli effetti antidepressivi a lungo termine che coinvolgono la
regolazione monoaminergica.
- 6. Conclusioni e prospettive
Il
fatto che gli antidepressivi monoaminergici richiedano settimane per
ottenere i loro pieni effetti lascia i pazienti che ricevono questi
medicamenti particolarmente vulnerabili alle alterazioni nel
funzionamento globale ed ad alto rischio di auto-danneggiamento. Il
periodo di latenza lungo e rischioso nella MDD, così come i sintomi
residui persistenti, il basso tasso di remissione, e le frequenti
recidive sono sfide che devono essere affrontate meglio dalla nuova
generazione di terapeutici migliori.
Si
stanno saggiando molti composti glutammatergici in studi “di concetto”
in pazienti con disordini dell’umore severi. Come ha esplorato questo
articolo, usando la ketamina come strumento guida per 1) sviluppare
biomarkers di risposta per comprendere ulteriormente quali
caratteristiche biologiche sono necessarie, e 2) determinare quali
aspetti della modulazione di recettori/sub unità glutammatergiche sono
rilevanti alla generazione futura di terapeutici migliori per il
trattamento della MDD, è probabile che aumenti la scoperta di farmaci.
Specificamente, usando la ketamina come punto di partenza per esplorare
terapeutici migliori per la MDD si può stimolare lo sviluppo continuo ed
il saggio di nuovi antidepressivi ad azione veloce con aumentata
selettività. Per esempio, i risultati iniziali con farmaci specifici
che hanno minori effetti collaterali rispetto alla ketamina, come gli
antagonisti NR2B, sono promettenti. Sarà anche importante determinare
se antagonizzando altre subunità NMDA si possano avere effetti
antidepressivi. Stanno aumentando le evidenze che l’up-regolazione e/o
la stimolazione in eccesso del sottotipo recettoriale NR2A del recettore
NMDA gioca un ruolo fondamentale nell’eziologia della MDD; per esempio,
è stato recentemente riportato che i topi knock-out per NR2A esibiscono
un fenotipo simil-ansiolitico e simil-antidepressivo altamente
robusto. Per questa ragione, sarà importante saggiare antagonisti
selettivi di NR2A ed antagonisti misti NR2A ed NR2B in studi pilota
sulla MDD per determinare la loro rilevanza per gli effetti terapeutici
antidepressivi.
Data
l’urgenza associata con il bisogno di sviluppare nuovi trattamenti per
la MDD che siano più efficaci e funzionino più rapidamente rispetto a
quelli esistenti, è confortante che siano in corso così tanti nuovi
studi sui potenziali meccanismi coinvolti nelle azioni antidepressive
rapide dei nuovi modulatori glutammatergici. Crediamo che ciò
rappresenti un passo principale ed importante verso lo sviluppo della
prossima generazione di antidepressivi. Dal momento che la ricerca per
trattamenti efficaci della MDD continua, è cruciale cambiare le modalità
di comprensione e di conduzione nello sviluppo dei farmaci. Come in
altre aree della medicina, la nostra comprensione graduale della
patofisiologia della MDD e del meccanismo d’azione degli antidepressivi
suggerisce che una risposta antidepressiva che avviene entro poche ore
sia adesso un obiettivo raggiungibile. Nonostante gli effetti avversi
sedativi e psicotomimetici della ketamina, in totale si è visto che essa
induce un effetto antidepressivo consistentemente riproducibile entro
un periodo di tempo breve. Quindi, può essere valida come strumento di
ricerca di agenti simili che possano indurre effetti sostenuti dopo dosi
ripetute. Il lavoro descritto con la ketamina fornisce un esempio
diretto che una risposta rapida è possibile. In modo maggiormente
significativo, trattamenti farmacologici che esercitano un effetto
antidepressivo rapido e sostenuto entro poche ore o anche pochi giorni
potrebbero avere un impatto significativo sulla cura di questi pazienti
così come sulla salute pubblica in tutto il mondo.
(Tratto
da Machado-Vieira, Giacomo Salvadore, Nancy DiazGranados, Carlos A.
Zarate Jr. “Ketamine and the next generation of antidepressants with a
rapid onset of action” Pharmacology & Therapeutics 123, 2009,
143-150