Participación de las hormonas gonadales en el efecto de los fármacos antidepresivos en la rata macho

Participation of gonadal hormones in the effect of antidepressant drugs in male rats

Lucía Martínez-Mota,¹ José Jaime Herrera-Pérez,¹ Maribel Olivares Nazario,^1,2 Alonso Fernández-Guasti²

¹ Laboratorio de Farmacología Conductual, Dirección de Investigaciones en Neurociencias, Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz.

Correspondencia:
Dra. Lucía Martínez-Mota.
Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz,
Calz. México-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco,
Tlalpan, 14370, México, DF.
Tel/fax: 5655-9980. E-mail: lucia@imp.edu.mx

SUMMARY

Key words: Animal models of depression, antidepressants, forced swimming test, estradiol, testosterone.

RESUMEN

Se ha propuesto que las hormonas gonadales participan en la regulación del estado de ánimo en los varones, y en el efecto de los fármacos psicoactivos, tales como los antidepresivos. Sin embargo, la evaluación de este tipo de interacciones ha sido estudiada escasamente. El objetivo del presente trabajo fue determinar el papel que cumplen las hormonas testosterona (T) y 17β-estradiol (E₂), uno de sus principales metabolitos, en el efecto de dos fármacos antidepresivos utilizados en la práctica clínica, desipramina y fluoxetina. El primero es un tricíclico con acciones sobre el sistema noradrenérgico, mientras que la fluoxetina es un inhibidor selectivo de la recaptura de serotonina. Las evaluaciones se llevaron a cabo utilizando ratas macho adultas jóvenes, gonadalmente intactas u orquidectomizadas (Orx), bajo tratamiento con T (0-1 mg/rata), E₂ (0-40 µg/rata), desipramina (0-20 mg/kg), fluoxetina (0-20 mg/kg) y sus respectivas combinaciones. Se utilizó la prueba de nado forzado (PNF) para detectar las acciones antidepresivas de los tratamientos. Encontramos que desipramina y fluoxetina redujeron la conducta de depresión en los machos gonadalmente intactos; sin embargo, el efecto de ambos tratamientos fue abolido por la orquidectomía. El tratamiento de restitución hormonal con E₂, pero no con T, indujo acciones antidepresivas en los machos Orx. A su vez, cuando los animales Orx recibieron la restitución con T se produjo la recuperación del efecto antidepresivo de la desipramina, mientras que el E₂ restableció las acciones antidepresivas de ambos fármacos. En conclusión, el principal andrógeno de origen testicular, la T, participa en la expresión del efecto de los fármacos antidepresivos explorados en el presente estudio, principalmente a través de su metabolito estrogénico, el E₂. Estos resultados apoyan la idea de que una terapia adjunta de tratamientos hormonales y antidepresivos sería de beneficio para varones hipogonadales que cursen con depresión resistente a los fármacos antidepresivos convencionales.

Palabras clave: Modelos animales de depresión, fármacos antidepresivos, prueba de nado forzado, testosterona, estradiol.

INTRODUCCIÓN

El declive en los niveles circulantes de androgenes gonadales se asocia con cambios somáticos y psicológicos en el varón, tales como disminución de la energía y de la fuerza muscular, cambios en el estado de ánimo, irritabilidad y disfunción sexual.^1-3 Los trastornos psiquiátricos como la depresión también se presentan o exacerban con cambios en la condición endocrina; de hecho, varios autores han encontrado una correlación negativa entre los niveles de testosterona (T) en pacientes hipogonadales y la gravedad de la sintomatología depresiva.^4,5 Una observación interesante sobre esta relación es que la terapia con andrógenos anabólicos reduce los síntomas depresivos en los pacientes hipogonadales, de manera similar a como lo hacen los fármacos antidepresivos tradicionales,^6-8 lo que sugiere una interacción entre los andrógenos, los circuitos cerebrales y los sistemas de neurotransmisión que participan en la regulación del estado de ánimo y los trastornos afectivos. Como una confirmación de esta idea, dos estudios han reportado que el tratamiento de restitución hormonal con T recupera el efecto antidepresivo de los inhibidores selectivos de la recaptura de serotonina (ISRS) en pacientes hipogonadales deprimidos, refractarios a dichos tratamientos.⁹

Se ha determinado que muchos de los efectos de la T -organizacionales y activacionales- se producen por acción de sus metabolitos. La T es catabolizada por la enzima 5α-reductasa para obtener el metabolito dihidrotestosterona, un andrógeno más potente que la hormona madre, el cual no puede ser aromatizado. Asimismo, la enzima aromatasa convierte T a 17β-estradiol (E₂), el estrógeno natural más potente.¹⁰ Mediante el uso de modelos animales de trastornos psiquiátricos se ha establecido que la T produce acciones antidepresivas en el ratón macho,¹¹ mientras que el metabolito 3α,5α-androstanediol (3α-diol) disminuye la ansiedad, mejora las funciones cognoscitivas (aprendizaje y memoria)^12,13 y produce efectos hedónicos^14,15 en las ratas macho, a través de su interacción con los receptores a estrógenos.¹⁶ A su vez, el E₂ administrado directamente como un tratamiento de restitución hormonal en ratas hembra produce efectos antidepresivos,^17,18 parecidos a los de los ISRS. Sin embargo, en la rata macho no se ha determinado si la T y el E₂ son capaces de inducir acciones antidepresivas en modelos experimentales.

La PNF también es sensible al efecto de las hormonas de origen gonadal, ya que el tratamiento con progestinas o estrógenos reduce la conducta de inmovilidad en las hembras ovariectomizadas.^21-23 De forma interesante, se ha demostrado que el E₂ facilita el efecto antidepresivo de la desipramina y la fluoxetina, al producir menor conducta de inmovilidad y mayor expresión de las conductas activas.²² De los andrógenos únicamente se sabe que, en ratones, el tratamiento con T produce un efecto antidepresivo similar al inducido por la desipramina.¹¹ Sin embargo, no existen más estudios sistemáticos donde se explore el efecto de la combinación de antidepresivos y hormonas gonadales en sujetos del sexo masculino.

Tomando en cuenta esta información, el objetivo del presente trabajo fue determinar el papel que cumplen las hormonas T y E₂ en el efecto de dos fármacos antidepresivos utilizados en la práctica clínica, desipramina y fluoxetina. El primero es un tricíclico que inhibe de forma preferente la recaptura de noradrenalina, mientras que la fluoxetina inhibe selectivamente la recaptura de serotonina.

MATERIAL Y MÉTODOS

Animales

Se utilizaron ratas macho de la cepa Wistar, de tres meses de edad (200-250g), que se alojaron en cajas de policarbonato (60 x 40 x 20cm, cinco por caja) en un cuarto con ciclo de luz/oscuridad de 12 x 12 horas (la luz se encendió a las 22:00 horas). Todos los animales tuvieron libre acceso a agua y alimento, excepto en el periodo de experimentación. El comité de ética institucional aprobó el protocolo (3370.0) y el manejo de los animales se hizo de acuerdo con los lineamientos de la norma oficial mexicana NOM-062-ZOO-1999.

Cirugía

Las ratas fueron orquidectomizadas bajo anestesia con tribromoetanol (200mg/kg). Después de suturar el músculo y la piel, se desinfectó el área manipulada y se permitió la recuperación de los animales durante tres semanas antes de iniciar los experimentos.

Tratamientos

Prueba de nado forzado (PNF)

Se utilizó la versión modificada de la PNF, propuesta por Detke et al.²⁰ Las ratas se colocaron en un cilindro de vidrio (46cm de altura x 20cm de diámetro), con agua a 23-25 °C, que alcanzó un nivel de 30cm a partir de la base del cilindro. Las ratas fueron forzadas a nadar en dos sesiones separadas por un periodo de 24 horas. La primera sesión (15min) denominada preprueba se utilizó para favorecer el desarrollo de un estado de desesperanza, que se reflejó en mayor expresión de la conducta de inmovilidad (conducta tipo depresión). La segunda sesión de nado (5min), o prueba, se videograbó para el posterior análisis.

Se utilizó un sistema de registro instantáneo que consistió en anotar cada cinco segundos la conducta realizada por el animal, de tal forma que se obtuvieron 60 observaciones (cuentas) en cinco minutos de registro. Se analizaron las conductas de: inmovilidad, definida como todos los episodios en los cuales el animal hizo únicamente los movimientos mínimos para mantenerse a flote; nado, definida como los movimientos de desplazamiento en el cilindro, incluyendo el buceo; y escalamiento, definido como los movimientos vigorosos de las patas anteriores dirigidos a las paredes del cilindro, que indican intento de trepado. La reducción de la inmovilidad en la prueba se interpretó como un efecto antidepresivo, mientras que el aumento de las conductas activas evidenció las acciones de los tratamientos sobre los sistemas de neurotransmisión serotonérgico (para nado) o noradrenérgico (para escalamiento).²⁰

Para descartar posibles efectos inespecíficos de los tratamientos, todos los animales fueron evaluados en la prueba de campo abierto cinco minutos antes de la evaluación en la PNF (segunda sesión). Se colocó a los animales en una caja de acrílico (60 X 40 X 20cm) con el piso dividido en cuadros de 10 x 10cm. Se permitió la ambulación y se contó el número de cuadros cruzados por cada rata en cinco minutos de prueba, considerando como un cruce cuando la rata pasa tres cuartas partes de su cuerpo hacia el cuadro adyacente.

Diseño experimental

Efecto de los antidepresivos en machos intactos y Orx. Las ratas intactas fueron tratadas con desipramina (2.5-10mg/kg) o fluoxetina (2.5-10mg/kg), mediante un esquema subcrónico, que consistió en tres inyecciones por vía subcutánea (s.c.), administradas en un periodo de 24 horas: 23.5, cinco y una hora antes de la sesión de nado de cinco minutos. El grupo control recibió en el mismo esquema inyecciones de solución salina isotónica 0.9%. Las dosis de desipramina y fluoxetina se seleccionaron de reportes de la literatura científica que indican su efectividad como antidepresivos en la PNF.^20,23

Los grupos de ratas Orx fueron tratadas con desipramina o fluoxetina, únicamente con las dosis que fueron efectivas en los machos intactos. El grupo control recibió inyecciones de solución salina isotónica; todos los tratamientos fueron aplicados mediante el esquema subcrónico señalado anteriormente.

Efecto de T y E₂ en los machos Orx. Grupos independientes de ratas Orx fueron tratadas con: propionato de T (0.5-2mg/ rata) durante 10 días, una inyección s.c. por día, o E₂(5-20μg/ rata), en única administración s.c. La evaluación del efecto de la T se realizó 28 horas después de la última administración, mientras que el efecto de E₂ se analizó 48 horas después de la administración, de acuerdo con datos previos.^17,24

Efecto de las hormonas y los antidepresivos en machos Orx

Análisis estadístico

Los resultados se analizaron con un ANOVA de una vía, seguido de una prueba de Tukey cuando el resultado del ANOVA alcanzó la significancia estadística. Todos los resultados se expresaron como medias y error estándar de la media.

RESULTADOS

Desipramina y fluoxetina producen acciones antidepresivas en los machos intactos. Como se esperaba, la desipramina produjo reducción de la inmovilidad (F₃₃₉ =9.22, P<0.001) y aumento del escalamiento (F_3,39 =6.86, P<0.001), sin cambios en el nado (F_3,39 =0.01, P=0.99). La dosis efectiva de desipramina se estableció en 10mg/kg. Fluoxetina a la misma dosis produjo reducción de la inmovilidad (F_3,36 =8.22, P<0.001) de forma estadísticamente significativa, y provocó un aumento estadísticamente significativo en las conductas de nado (F_3,36 =11.78, P<0.001) y escalamiento (F_3,36 =3.95, P<0.01).

Por otra parte, la dosis de desipramina y fluoxetina que fue efectiva en los machos intactos (10mg/kg) no produjo reducción de la inmovilidad en los machos castrados. Incluso una dosis más alta de ambos tratamientos antidepresivos (20 mg/kg) fue incapaz de modificar las conductas en la PNF. Los resultados del ANOVA de una vía fueron: para desipramina: inmovilidad F_2,27 =1.98; nado F_2,27 =1.91, P=0.16; escalamiento F_2,27 =2.42, P=0.10; para fluoxetina: inmovilidad F_2,28 =2.69, P=0.06; nado F_2,28 =1.44, P=0.25; escalamiento F_2,28 =0.33, P=0.72.

E₂, pero no T, produce acciones antidepresivas en los machos Orx. En la figura 1 se muestra que los tratamientos hormonales con T (panel A) y E₂ (panel B) produjeron efectos diferenciales en la PNF. El E₂ indujo acciones antidepresivas en los machos castrados, a partir de 10 µg/ rata, que se detectaron con reducción de la conducta de inmovilidad (F_3,39 =4.31, P<0.005), aumento del nado (F₃₃₉ =4.31, P=0.005) y del escalamiento (F₃₃₉ =5.95, P< 0.001). En contraste, la T no modificó significativamente la inmovilidad (F₃₄₃ =1.02, P=0.37), el nado (F₃₄₃ =0.56, P=0.57) o el escalamiento (F₃₄₃ =2.97, p=0.06).

E₂ recupera el efecto antidepresivo de desipramina y fluoxetina. En la figura 3 se ilustra que E₂ en combinación con desipramina (panel A) provocó disminución de la inmovilidad (F_5,60=4.79, P=0.001), aumento del nado (F_5,60 =3.26, P=0.01) y del escalamiento (F₅₆₀ =4.16, P=0.003). La facilitación del efecto de desipramina con E₂ a 5µg/kg se observó con diferentes dosis del antidepresivo (datos no mostrados), incluso a una tan baja como 2.5mg/kg, que es la combinación graficada. Una dosis más alta del E₂ (10µg/ rata), que per se produce acciones antidepresivas, no facilitó el efecto del antidepresivo más allá del nivel alcanzado con la dosis baja del estrógeno. En el panel B se observa que la combinación de E₂ con fluoxetina produjo reducción de la inmovilidad (F_5,57 =19.46, P<0.001) y aumento del escalamiento (F_5,57 =13.46, P<0.001), sin modificar el nado (F_5,57 =1.89, P=0.11). El análisis post hoc mostró que la dosis subóptima de E₂ (5μ/rata) incrementó la inmovilidad; sin embargo, la combinación del antidepresivo con la dosis óptima del estrógeno (10μg/ rata) produjo una reducción de la inmovilidad estadísticamente más significativa que la encontrada con el tratamiento estrogénico.

Los tratamientos no producen alteraciones motoras en la prueba de campo abierto. Los resultados de la evaluación en la prueba de campo abierto (datos no mostrados) indican que ninguno de los tratamientos estudiados: los antidepresivos, las hormonas gonadales y sus combinaciones, produjeron incremento de la actividad motriz que pudiera relacionarse con el aumento de las conductas activas inducidas por los mismos tratamientos en la PNF.

DISCUSIÓN

Los resultados del presente estudio apoyan la hipótesis de que, en sujetos del sexo masculino, las hormonas de origen gonadal modulan el efecto de los fármacos antidepresivos.

En contraste con la T, el E₂ produjo claras acciones antidepresivas en los machos Orx. Aunque el mecanismo de acción de los estrógenos como antidepresivos no ha sido estudiado en los machos, es posible que esté relacionado con la regulación del eje hipotálamo-hipófisis-adrenal (HPA). El nado forzado activa el eje HPA promoviendo un incremento en la síntesis y liberación del glucocorticoide corticosterona, el principal mediador del estrés. A su vez, el incremento en la concentración de corticosterona se correlaciona positivamente con la conducta de inmovilidad en la PNF.^27,28 Se ha determinado que tanto la T como el E₂ y el 3α-diol regulan las concentraciones de corticosterona en los machos.²⁹ La T reduce la concentración de corticosterona,³⁰ mientras que el efecto de E₂ depende de la dosis utilizada: cuando los niveles de E₂ se encuentran en el rango fisiológico la concentración de corticosterona se reduce y podría asociarse a una disminución de la conducta de inmovilidad; sin embargo, cuando los niveles del estrógeno exceden el rango fisiológico, el eje HPA se activa favoreciendo una mayor liberación del gluco-corticoide y presumiblemente más conducta depresiva.¹⁸Esta interpretación apoya los resultados del presente trabajo.

El efecto antidepresivo de E₂ en los machos Orx se limitó a las dosis de 10 y 20μg/rata. Este resultado es consistente con otros de la literatura, en los cuales se demuestra que el tratamiento con E₂ produce acciones antidepresivas ansiolíticas y sobre la cognición en un rango de dosis limitado.^17,18,31 De hecho, los estudios en hembras demuestran que éstas responden a dosis tan bajas como 2.5μg/rata, lo que señala una mayor sensibilidad a las acciones del E₂ en sujetos del sexo femenino.

El tratamiento con E₂ incrementó ambas conductas activas, nado y escalamiento, lo que contrasta con los resultados obtenidos en las hembras, donde predomina la conducta de nado.^17,22 De acuerdo con la interpretación de las conductas activas propuesta por Detke et al.,²⁰ es posible que en los machos, a diferencia de las hembras, se produzca la activación de ambos sistemas de neurotransmisión, serotonérgico y noradrenérgico. Esta idea corresponde con el efecto de E₂ sobre el RNA mensajero de las enzimas limitantes para la producción de serotonina y noradrenalina,^32,33 aunque es necesario conducir estudios específicos para probar esta hipótesis.

El presente trabajo confirma el efecto antidepresivo de desipramina y fluoxetina en la PNF en machos gonadalmente intactos,²⁰ el cual se evidenció con reducción de la inmovilidad y aumento de las conductas de escalamiento y nado, respectivamente. De forma interesante, la Orx canceló por completo el efecto de los antidepresivos, incluso cuando se duplicó su dosis. Este hallazgo destaca, ya que tradicionalmente no se considera a las secreciones testiculares como moduladoras de los efectos de los antidepresivos. Sin embargo, algunos estudios clínicos llevados a cabo con un bajo número de sujetos revelan que en pacientes hipogonadales, deprimidos, resistentes a los ISRS, un tratamiento de restitución hormonal con T permitió que se expresara el efecto de dichos antidepresivos; a su vez, la suspensión del tratamiento hormonal disminuyó la acción antidepresiva de los ISRS.⁹ Por lo tanto, los resultados del presente trabajo dan sustento a los resultados obtenidos en los estudios clínicos.

La falta de efecto antidepresivo de desipramina y fluoxetina en los machos Orx podría deberse a un mecanismo farmacocinético. La Orx reduce la tasa de desmetilación de algunos antidepresivos,³⁴ lo que llevaría a niveles incrementados de los antidepresivos en la sangre. Los resultados del presente trabajo argumentan contra esta propuesta ya que incluso una dosis de 20mg/kg de desipramina y fluoxetina fue incapaz de producir un efecto antidepresivo en los machos castrados. Otra posible explicación involucra mecanismos farmacodinámicos, ya que la Orx produce una reducción de los sitios de unión a nisoxetina tritiada en el bulbo olfatorio y en la corteza prefrontal,³⁵ así como una reducción del RNA mensajero del transportador de serotonina en los núcleos dorsales del rafé.³⁶ Por lo tanto, la reducción tanto del transportador de noradrenalina como de serotonina provocada por la Orx podría ser responsable de la falta de efecto de los antidepresivos. En apoyo a esta idea, Kakiuchi et al.³⁷ han postulado que el efecto de los ISRS depende directamente del número de sitios blanco en el Sistema Nervioso Central.

En nuestro estudio se determinó que un tratamiento crónico de T recuperó las acciones antidepresivas de la desipramina. El mismo tratamiento hormonal restableció las concentraciones de dopamina en el área preóptica reducidas por la castración.²⁴ Los niveles de dopamina cerebrales son necesarios para la expresión del efecto antidepresivo de la desipramina en la PNF,³⁸ por lo que es posible que los cambios en la concentración de esta catecolamina por la castración y posterior tratamiento con T den lugar a variaciones en la respuesta al antidepresivo tricíclico. Dado que E₂, uno de los metabolitos de la T, favorece la síntesis de la noradrenalina, es de esperarse que participe también en la recuperación del efecto antidepresivo de la desipramina.

El tratamiento con T no restableció las acciones antidepresivas de fluoxetina, sin embargo, el metabolito E₂ mejoró las acciones del ISRS. Un gran número de estudios apoya la idea de que la conversión de T a E₂ es un paso importante para la regulación de los efectos de los andrógenos. Estudios moleculares indican que el tratamiento con E₂ y T, pero no con dihidrotestostosterona, mejora la expresión del RNA mensajero del transportador de serotonina,³⁹ sitio blanco de los ISRS. Asimismo, el tratamiento con T y E₂ recupera el recambio de la serotonina en el hipotálamo y el estriado de ratas castradas, pero este efecto no fue producido por la dihidrotestosterona.⁴⁰ Kendall et al.⁴¹ encontraron que la Orx provocó una reducción de la densidad de los receptores 5-HT₂ en la corteza frontal, que fue restablecida con estrógenos, pero no con T ni con dihidrotestosterona. Finalmente, experimentos de nuestro laboratorio indican que la inactivación de la enzima aromatasa mediante un tratamiento con formestano bloqueó el efecto antidepresivo de la fluoxetina en los machos gonadalmente intactos.⁴²

Es importante considerar que las interacciones entre T, E₂ y los antidepresivos se analizaron en animales jóvenes Orx, lo que equivaldría a los estudios realizados en hombres hipogonadales, una patología que compromete el desarrollo de los varones. Sin embargo, una condición fisiológica normal que cursa con bajos niveles hormonales es el envejecimiento. Al respecto, datos recientes del laboratorio indican que en ratas macho viejas el efecto antidepresivo del citalopram, un ISRS, sufre un retardo en su expresión, y tal cambio se correlacionó con los bajos niveles de T encontrados en esta población.⁴³

En conclusión, el principal andrógeno de origen testicular, la T, participa en la expresión del efecto de los fármacos antidepresivos explorados en el presente estudio, principalmente a través de su metabolito estrogénico, el E₂. Estos resultados apoyan la idea de que una terapia adjunta de tratamientos hormonales y antidepresivos sería de beneficio para varones hipogonadales que cursen con depresión resistente a los fármacos antidepresivos convencionales, y sugieren nuevas formas de tratamiento para pacientes ancianos con deficiencia parcial de andrógenos.

AGRADECIMIENTOS

Al químico José Juan Cruz Martínez y al técnico Sergio Márquez Baltazar por el desarrollo de los experimentos y por el cuidado hacia los animales de laboratorio.

Este trabajo fue desarrollado gracias al apoyo económico otorgado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT No. 62020), el Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz (3370.0) y al Departamento de Farmacobiología del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN.

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