Este artículo describe el papel del receptor P2X7 en la participación de astrocitos, neuronas y microglía en el dolor neuropático (NPP). Dirigirse al receptor P2X7 podría ser un objetivo molecular para la terapia con NPP.
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Artículo de revisión
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Este artículo describe el papel del receptor P2X7 en la participación de astrocitos, neuronas y microglía en el dolor neuropático (NPP). Dirigirse al receptor P2X7 podría ser un objetivo molecular para la terapia con NPP.
Las lesiones primarias y secundarias del sistema nervioso pueden inducir dolor neuropático (NPP), que afecta gravemente a la salud física y mental de los pacientes e impone una carga económica significativa para individuos, familias y la sociedad. Actualmente, los tratamientos curativos efectivos siguen siendo esquivos. Por tanto, investigar la base molecular de los mecanismos patológicos de la NPP es crucial para desarrollar terapias dirigidas. El receptor purinérgico del canal iónico P2X7 (P2X7R) se expresa ampliamente en el sistema nervioso y desempeña un papel vital en el mantenimiento de su estabilidad funcional. La evidencia acumulada indica que P2X7R es una molécula relacionada con el dolor involucrada en la iniciación y progresión de la NPP. La activación o regulación al alza de P2X7R contribuye a la NPP mediando las actividades de las células inmunitarias, células gliales y neuronas, regulando las interacciones intercelulares entre ellas, mejorando la transmisión de señales sensoriales y la plasticidad sináptica, y conduciendo finalmente a la sensibilización central. Cabe destacar que la inhibición dirigida de la activación de P2X7R mediante antagonistas específicos (por ejemplo, A438079, A740003 y BBG) presenta propiedades analgésicas farmacológicas. Además, la regulación a la baja de la expresión de P2X7R en tejidos/células mediante enfoques alternativos (como agentes farmacológicos, terapia celular y fisioterapia) también demuestra potencial terapéutico contra la NPP. Esta revisión analiza de forma exhaustiva los mecanismos por los cuales P2X7R regula tanto las células neuronales como las no neuronales en la NPP. Dadas sus características, dirigirse a la expresión de P2X7R o antagonizar su actividad representa una estrategia farmacológica prometedora y novedosa para el tratamiento de la NPP.
El dolor neuropático (NPP), una afección crónica resultante de lesiones o enfermedades del sistema nervioso somatosensorial, compromete gravemente la calidad de vida de los pacientes. Se manifiesta como dolor espontáneo (por ejemplo, ardor, hormigueo), hiperalgesia y alodinia, en los que estímulos inocuos como el tacto ligero provocan dolor. Además, cabe destacar que incluso después de eliminar la estimulación nociceptiva, el dolor puede seguir existiendo, lo cual puede estar relacionado con la lesión nerviosa no reparada. El dolor inducido por una lesión nerviosa puede extenderse a áreas adyacentes, y su posible fisiopatología implica sensibilización periférica y central, que implica muchos factores, incluyendo cambios en los canales iónicos, activación de células inmunitarias, mediadores derivados de la glia y regulación epigenética 1,2. Aunque se utilizan diversos métodos clínicos para aliviar el dolor, incluyendo medicamentos, fisioterapia e intervención quirúrgica, para lograr el máximo efecto analgésico, el efecto terapéutico sigue sin ser muy satisfactorio. Por ello, es necesario explorar la base molecular de los mecanismos patológicos del dolor neuropático y revertir estos cambios patológicos, incluyendo la activación e infiltración de células inmunitarias, la activación de células gliales, la reducción de la neuroinflamación, la protección de las neuronas y la mejora de la neuroplasticidad. Tratamiento dirigido de la NPP.
Los cambios en el microambiente local alrededor de la lesión nerviosa, especialmente la activación de células inflamatorias y gliales, pueden regular la actividad celular y contribuir a la progresión de la enfermedad liberando adenosina trifosfato (ATP) en la matrizextracelular 3,4. La vía extracelular de señalización purinérgica mediada por ATP desempeña un papel clave en la NPP tras una lesión nerviosa central o periférica. Los estudios han demostrado que los canales aniónicos regulados por volumen (VRACs) que liberan ATP de la microglía son un factor clave en la NPP, reduciendo el aumento de ATP extracelular en la médula espinal causado por lesiones nerviosas periféricas y aliviando laNPP 5. El receptor P2X7 (P2X7R) se expresa ampliamente en los sistemas nervioso central y periférico y desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de la función y estabilidad del sistemanervioso 6. P2X7R puede actuar como un mediador importante del dolor, participando y regulando la progresión deNPP 6,7. P2X7R se expresa en células inmunitarias, células gliales y neuronas. Al regular la actividad y las interacciones celulares, estas células participan en la neuroinflamación, inmunomodulación y liberación de citocinas, que median la aparición y desarrollo de NPP 8,9,10,11. La expresión de P2X7R en linfocitos y monocitos de sangre periférica, así como el nivel de IL-1β sérico, aumentaron significativamente en pacientes con nociceptivo crónico yNPP 12.
En contraste con otros objetivos terapéuticos clásicos y estrategias para la NPP, la segmentación P2X7R presenta ventajas únicas en eficacia y especificidad del mecanismo. Por ejemplo, las farmacoterapias convencionales de primera línea para la NPP, como ciertos analgésicos y antiinflamatorios, a menudo solo alivian los síntomas temporalmente sin abordar los procesos patológicos centrales de la neuroinflamación y la activación glial. Las estrategias de modulación de células gliales, que se centran en inhibir la activación microglialespinal 4, solo apuntan a un único tipo celular en la compleja red patológica NPP, mientras que los antagonistas P2X7R o la regulación a la baja dirigida pueden regular simultáneamente la actividad de las células gliales, las células inmunitarias y las neuronas, poblaciones celulares clave involucradas en la progresión deNPP 6,7,12. A diferencia de las estrategias que apuntan a las vías neuroinflamatoriasgenerales 3, la segmentación P2X7R bloquea específicamente la cascada de señalización purinérgica estrechamente vinculada a la iniciación y mantenimiento de la NPP, evitando inmunosupresión inespecífica y posibles efectos secundarios. Además, los enfoques que apuntan a otros canales iónicos o vías de señalizaciónneuronal 10 a menudo no logran revertir la neuroinflamación persistente mediada por la diafonía glial-neuronal4, mientras que la dirección P2X7R inhibe directamente esta diafonía al regular la transmisión de señales mediada porATP 5,6, logrando efectos terapéuticos más completos.
Esta revisión pretende proporcionar una síntesis completa y crítica del conocimiento actual sobre los mecanismos específicos de cada tipo celular mediante los cuales P2X7R modula células neuronales y no neuronales en NPP. Sin embargo, es interesante señalar que la inhibición de P2X7R con un antagonista o la regulación dirigida a la baja de la expresión de P2X7R tiene efectos farmacológicos en el alivio/tratamiento deNPP 13. Por ejemplo, Lu AF27139 es un antagonista de moléculas pequeñas altamente selectivo y potente de P2X7R en ratas, ratones y humanos, con buena farmacocinética y permeabilidad del sistema nerviosocentral 14. Lu AF27139 puede bloquear funcionalmente los niveles de P2X7R en el cerebro y la médula espinal y sus vías posteriores relacionadas con el dolor, y reducir la hipersensibilidad neuropatológica en ratas con lesiones crónicas porcompresión 14. La trimetoxiflavanona alivia el dolor neuropático inhibiendo la función P2X7R, la producción de CGRP, la sensibilización de las neuronas DRG y la activación anormal de las células gliales en la médulaespinal 15. Estos estudios revelan el papel clave de P2X7R en la NPP. Por tanto, comprender el mecanismo y las propiedades farmacológicas de P2X7R en la NPP es de gran importancia para el tratamiento dirigido de la NPP.
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1. Centralita nuclear
La NPP es causada por daños primarios o secundarios, directos o indirectos al sistema nervioso central o periférico, que resultan en disfunción o trastornos transitorios del sistema nervioso y transmisión de información sensorial, principalmente manifestados como dolor espontáneo, hiperalgesia o dolor anormal1. La NPP surge en partes periféricas del sistema nervioso, como la neuralgia del trigémino, la neuralgia postherpética, la lesión nerviosa periférica, la polineuropatía dolorosa o la radiculopatía. La información sensorial periférica puede transmitirse al centro (un factor clave en la percepción del dolor crónico). El aumento de la sensibilidad del sistema nervioso central al dolor está asociado con cambios en el patrón de conectividad funcional de la red neuronal. Mientras que la NPP crónica central puede estar causada por lesión medular o cerebral, ictus o esclerosismúltiple 16,17,18,19,20. Tras una lesión del tejido periférico, los nociceptores periféricos se sensibilizan, aumentando la entrada de fibras dolorosas. La lesión nerviosa puede provocar una disminución de las fibras nerviosas y la desmielinización de axones en la zona dañada. Se incrementó la apertura del canal iónico en las neuronas sensoriales en la zona de la lesión (se incrementó el flujo de calcio) y se incrementó la plasticidad sináptica entre las fibras C aferentes y las neuronas del cuerno dorsal, incrementando así la entrada de información19. Aunque el mecanismo patológico específico del dolor neuropático aún no está claro, se ha reconocido que el proceso del dolor neuropático implica inmunomodulación, excitación y plasticidad neuronal anormales, activación de células gliales, respuestas neuroinflamatorias y cambios en los receptores de canales iónicos (como P2X7R)10,20,21. Estas activaciones e interacciones celulares, incluyendo la transmisión de información y la liberación de citocinas, desempeñan un papel clave en la aparición y desarrollo de la NPP. Por lo tanto, tendremos una discusión exhaustiva y profunda sobre la relación entre P2X7R y estas células.
2. Regulación de la actividad de la microglía por P2X7R
La microglía son células inmunitarias residentes en el sistema nervioso, ampliamente distribuidas por todo el sistema nervioso central, y desempeñan un papel clave en la estabilización del funcionamiento del sistema nervioso y en el mantenimiento de la estabilidad del microambiente. En condiciones fisiológicas normales, la microglía está en estado de reposo, carece de inmunidad y fagocitosis, pero conserva cierta capacidad migratoria. Sin embargo, después de que el sistema nervioso central sufra daño, como por isquemia, inflamación o traumatismos, la microglía puede activarse, proliferar y migrar a la zona lesionada para eliminar metabolitos celulares y fragmentos celulares apoptóticos. Es muy importante para la reparación y mantenimiento del sistema nervioso central tras una lesión. La aclaración microglial oportuna permite una remielinización eficaz, proporcionando una base necesaria para la regeneraciónnerviosa 22,23,24. La polarización y proliferación de la microglía contribuyen al dolor neuropático. El fallo de la regeneración de mielina en el sistema nervioso central conduce a enfermedades neuroinflamatorias y neurodegenerativas, que pueden inducirNPP 25. Los estudios han informado que la remielinización efectiva requiere que la microglía proinflamatoria muera y se reproduzca y así promover la regeneración. La muerte y/o regeneración de la microglía dañada puede ser la base de la desactivación de la microglía en enfermedades del sistemanervioso 26. La visión dominante en el campo del dolor es que la NPP es impulsada por la microglía en el área de procesamiento somatosensorial del cuerno dorsal espinal. La respuesta de la microglía espinal a la estimulación extracelular altera su activación y polarización e induce la liberación de citocinas inflamatorias a través de vías de señalización intracelular, como quinasas proteicas activadas por mitógenos, p38 y quinasas proteicas reguladas por señales extracelulares. inducir respuesta neuroinflamatoria y provocar dolor. Sin embargo, la inhibición o alteración de la activación/proliferación microglial puede reducir la excitabilidad anormal y la NPP en las neuronas del cuernodorsal 27,28,29. La microglía GI DREADD puede reducir la neuroinflamación, la función sináptica y la NPP tras la transección30 del nervio espinal.
P2X7R se expresa ampliamente en el sistema nervioso, especialmente en la microglía. P2X7R regula la actividad de la microglía uniéndose a sus ligandos (ATP o su análogo BzATP) y desempeña un papel clave enNPP 31,32. El nivel de expresión de P2X7R está estrechamente relacionado con el grado de dolor. La NPP se induce por un aumento de la activación o expresión de P2X7R en la lesión nerviosa.
Siete días después de la lesión nerviosa periférica, la expresión de ARNm y proteína P2X7R aumentó significativamente en la médula espinal, que se localizó principalmente en la microglía del cuerno dorsal. La inyección intratecal del antagonista P2X7R (A438079) podría inhibir eficazmente la activación microglial y aliviar la hipersensibilidad mecánica33. Está bien establecido que la activación de P2X7R contribuye al dolor neuropático (NPP) al desencadenar la activación microglial, promover su polarización hacia un fenotipo proinflamatorio (M1), mediar la liberación de citocinas proinflamatorias, iniciar una cascada neuroinflamatoria, agravar el daño en el tejido nervioso y, en última instancia, inducir o agravar el dolor34,35. Cabe destacar que la sobreexpresión de P2X7R por sí sola es suficiente para promover la activación y proliferación de la microglía. Específicamente, la activación de P2X7R en la microglía conduce a la liberación de citocinas proinflamatorias, como la interleucina-1β (IL-1β), y este proceso está estrechamente asociado con el desarrollo y mantenimiento de laNPP 7. IL-1β actúa como mediador clave en la activación y proliferación de las microglies, y su liberación o producción depende de la función macroporosa de P2X7R34. El tratamiento con el agonista P2X7R BzATP puede inducir la microglía a liberar IL-1α, IL-1β e IL-18, mientras que la liberación de otras citocinas/quimiocinas es independiente de la activación de P2X7R. Estos hallazgos destacan el papel específico de P2X7R en la regulación de la liberación de citocinas de la familiaIL-1 36. En conjunto, estos resultados demuestran que P2X7R es un mediador crítico de las respuestas neuroinflamatorias inducidas por la microglía en la NPP. En microglías de rata cultivadas primariamente, la cilnidipina puede inhibir las respuestas de calcio mediadas por P2X7R y la liberación de IL-1β; los estudios in vivo confirman además que la cilnidipina puede revertir la alodinia mecánica inducida por la inflamación microglial mediada por P2X7R7.
Además, P2X7R puede regular la interacción entre la microglía y las neuronas, participando así en la patogénesis de la NPP. En los modelos NPP, la vía de señalización P2X7R-p38 está estrechamente asociada con la desprendimiento microglial de microvesículas y desempeña un papel importante en la progresión de NPP mediando las interaccionesmicroglial-neuronal 37. Se ha demostrado que la electroacupuntura reduce la densidad de las espinas dendríticas, inhibe la remodelación sináptica anormal, alivia la neuroinflamación y mejora los síntomas del dolor neuropático; estos efectos se asocian con una disminución de la expresión de P2X7R y una mejora de la función neuroconductual. En cambio, la activación de P2X7R por BzATP puede potenciar la remodelación anormal de la columna vertebral/sináptica dendrítica y promover la neuroinflamación, agravando así eldolor 38.
Por lo tanto, modular la actividad de P2X7R para desplazar la microglía de un fenotipo proinflamatorio M1 hacia un fenotipo antiinflamatorio M2 representa una estrategia terapéutica prometedora para la NPP. El fenotipo M1 de la microglía se caracteriza por la liberación de citocinas proinflamatorias (como IL-1β y TNF-α) y por promover la neuroinflamación, mientras que el fenotipo M2 se asocia con la liberación de factores antiinflamatorios y la promoción de la reparación tisular. La inhibición de la actividad de P2X7R puede revertir el dolor neuropático al reducir la expresión del factor de necrosis tumoral α (TNF-α), interleucina-1α e IL-6 mediante la inhibición de la fosforilación de p38MAPK en la microglía, lo que va acompañado de la transición de la microglía de M1 a M2 fenotipo39.
La toxina botulínica A (BTX-A) alivia la NPP inhibiendo P2X7R y promoviendo la polarización M2 de la microglía feliz estimulada por lipopolisacárido40. La estimulación de la médula espinal de alta frecuencia reduce significativamente la respuesta inmunitaria en el cuerno dorsal espinal y promueve un alivio duradero del dolor al inactivar el eje Kaiso-P2X7R en la microglía. Dirigirse a Kaiso-P2X7R en la microglía mejoró significativamente la eficacia de la estimulación de la médula espinal de alta frecuencia, reduciendo así la neuroinflamación y proporcionando un alivio duradero del dolor41. La electroacupuntura puede aumentar significativamente el umbral de dolor inducido por lesión del nervio ciático o agonista P2X7R BzATP en ratones, inhibir la activación de la microgla P2X7R de la médula espinal, inhibir la sobreexpresión de IL-1β e IL-18 en la médula espinal, y reducir la hipersensibilidad táctil y la hiperalgesiatérmica 42 (Figura 1). Otros estudios también han demostrado que la inyección intratecal de Aconitum jaluense procesado térmicamente puede inhibir la producción y expresión de P2X7R en la médula espinal y reducir la activación de la microglía, que tiene un efecto antihipersensible sobreNPP 43. Además, la activación de la microglía tras una lesión nerviosa periférica desempeña un papel importante en la convergencia anormal de señales nociceptivas hacia las neuronas del cuerno dorsal espinal y en la aparición de NPP. La diafonía entre la microglía y las neuronas está finalmente implicada en la expresión del dolor hipersensorial nociceptivo. La galectina-3 derivada de neuronas sensoriales lesionadas potencia la transmisión sináptica excitatoria de neuronas excitatorias en el cuerno dorsal espinal activando la microglía, lo que conduce a laNPP 44. Estos estudios han revelado que la actividad microglíal mediada por P2X7R desempeña un papel clave en la NPP. Dirigirse a la activación microglial inhibiendo o regulando a la baja la expresión de P2X7R es un nuevo enfoque para tratar la NPP.
3. P2X7R media los astrocitos
Los astrocitos representan aproximadamente entre el 20% y el 40% del número total de células gliales en el sistema nervioso central, lo que es clave para mantener la estabilidad del entorno en el sistema nervioso central. Se considera que los astrocitos proporcionan soporte estructural y nutricional a las neuronas y pueden distinguirse de otros tipos de células gliales por la expresión de proteína ácida fibrilar glial (GFAP). La GFAP se expresa en todas las ramas y procesos principales de los astrocitos y cambia dinámicamente durante la transición de la lesión a un estado reactivo 45,46,47. Cada vez hay más pruebas de que el dolor crónico puede ser causado por gliosis astrocítica. Además, los astrocitos pueden regular la transmisión sináptica nociceptiva a través de interacciones neurona-glial y neuroglial-célula glial, y participar en la modulación de señales de dolor y en el mantenimiento deNPP 45,48,49,50. Los astrocitos tienen un contacto extenso con las sinapsis neuronales. La activación de los astrocitos puede iniciar la plasticidad espinal, reduciendo las sinapsis formadas poco después de la ligadura del nervio ciático e induciendo comportamientodoloroso 50. Los estudios han demostrado que CXCL13, producido por neuronas, activa los astrocitos a través de CXCR5, promoviendo así el dolor neuropático y revelando la interacción neurona/astrocitos en la médulaespinal 51. La activación de los astrocitos reactivos implica una variedad de mecanismos y moléculas de transducción de señales, incluyendo quinasas intracelulares, canales, receptores y factores de transcripción. Una vez que ocurren cambios patológicos, juegan un papel en la regulación del dolor tras lalesión 52. La expresión de la aquaporina de la médula espinal (AQP4) se regula significativamente al alza tras una lesión medular, expresada principalmente en astrocitos, mientras que la inhibición de AQP4 puede debilitar el desarrollo y mantenimiento de la NPP al inhibir la activación de las células gliales y el mecanismo de la antineuritis. Estos revelan que la activación de los astrocitos está implicada en la patogénesis de la NPP. Por lo tanto, atacar los astrocitos e inhibir su activación ayuda a aliviar la NPP.
P2X7R también se expresa en astrocitos y puede participar en la NPP regulando la actividad de los astrocitos. Diferentes estudios han confirmado que, en el modelo de dolor neuropático, la expresión de P2X7R aumenta significativamente en los astrocitos, y la activación de los astrocitos está estrechamente relacionada con el desarrollo y mantenimiento del dolor53,54. En estos modelos, se han observado niveles incrementados de ARNm y proteínas de P2X7R, junto con su colocalización con el marcador astrocítico GFAP, en el hipocampo. Simultáneamente, los niveles de componentes relacionados con el inflammasoma (NLRP3, ASC, Caspasa-1), la proteína formadora de poros Gasdermin D y las citocinas maduras IL-1β e IL-18 están elevados, lo que sugiere el compromiso de la víainflammasoma 55 (Figura 1). De 11 a 21 días después del modelo de dolor neuropático, el tratamiento crónico con antagonista P2X7R A438079 aumentó el umbral mecánico de contracción del pie y redujo conductas similares a la depresión y ansiedad56. A438079 puede reducir significativamente la respuesta inmunitaria de IBA-1 y GFAP en la microglía y los astrocitos tras el dolor patológico inducido por una lesión nerviosa, y aliviar el comportamiento doloroso enratas 56. Las corrientes postsinápticas excitatorias inducidas por fibras sinápticas simples de C se registraron en las secciones de la médula espinal lumbar de ratas. BzATP activa la microglía y los astrocitos, o estimula fibras C aferentes primarias a alta frecuencia, lo que resulta en una potenciación a largo plazo de las aferentes de fibrasC 9. La respuesta aferente de fibras aumentada inducida por BzATP podría ser bloqueada por el antagonista P2X7R A438079 y el fluoroacetato de astrocitotoxina,respectivamente 9. La activación coordinada de la microglía y los astrocitos puede inducir LTP mediada por glies en estas sinapsis mediante la liberación de D-serina y factor de necrosis tumoral α (TNF-α9. El dolor neuropático diabético y la depresión inducidos por niveles altos de glucosa, sustancia P (SP) y corticosterona pueden aumentar la expresión de P2X7R y los niveles de fosforilación del factor de necrosis tumoral α, IL-1β, calcio libre y ERK1/2 en astrocitos hipocampales cultivados primariamente. Sin embargo, este efecto puede inhibirse con tratamiento con dihidromiriresina o arn-fragmento P2X7R57.
Los astrocitos participan activamente en la señalización de ATP y glutamato en el cerebro. El ATP y el glutamato coordinan la activación de los astrocitos movilizando iones de calcio, que a su vez activan a los astrocitos para liberar varias moléculas neuroactivas, incluyendo ATP y el propio glutamato, para señalar a las neuronas y regular la transmisión sináptica y la excitabilidadneuronal 58,59. La sustancia gelatinosa (SG) de la médula espinal es responsable de transmitir la información del dolor aferente a las neuronas de proyección ascendentes. Las neuronas y algunos astrocitos tienen respuestas de corriente interna a NMDA, AMPA y micofenol58,59. Los astrocitos excitan neuronas mediante la liberación de glutamato dependiente de calcio en los receptores NMDA de las neuronas extrasinápticas, mientras que la transformación tardía de los astrocitos conduce a la inhibiciónneuronal 58. De manera crítica, el agonista P2X7R BzATP potencia las corrientes internas tanto en las neuronas como en los astrocitos SG. La regulación alcista y activación de P2X7R en estos astrocitos promueven la liberación de glutamato, que luego estimula las corrientes catiónicas en neuronas adyacentes a través de los receptores NMDA y AMPA, facilitando la transmisión deldolor 60. Además, las neuronas ganglionares de la raíz dorsal pueden inducir una fuerte liberación de ATP de sus células somáticas. El ATP liberado activa P2X7R en células satélite astrogliales que encierran cada ganglio de la raíz dorsal, y desencadena la comunicación entre neuronas y célulasgliales 61. La activación de P2X7R provoca la liberación de factor de necrosis tumoral α de células satélite similares a astrocitos. El factor de necrosis tumoral-α a su vez mejoró la respuesta mediada por P2X3R y aumentó la excitabilidad de las neuronasDRG 61. Estos estudios han demostrado que P2X7R puede participar en la NPP regulando la interacción entre astrocitos y neuronas.
4. P2X7R media la activación de los macrófagos
La interacción entre el sistema inmunitario y el sistema nervioso es muy importante en el dolor neuropático. Como principal responsable del dolor neuropático, se ha establecido la respuesta inmunitaria en el sistema nervioso, que no solo apoya el inicio y desarrollo del dolor, sino que también respalda suresolución 62. De hecho, las células inmunitarias son reconocidas como promotoras de la neuroinflamación, lo que provoca dolor y alergia en todos los niveles de la vía de la neuralgia. La activación de las células inmunitarias y la infiltración en la progresión del dolor contribuyen a la progresión deNPP 62,63,64. Paralelamente a la activación de la microglía en el cuerno dorsal tras una lesión nerviosa periférica se produce una expansión y proliferación significativa de macrófagos alrededor de las neuronas sensoriales lesionadas en el ganglio de la raíz dorsal (DRG). La extirpación de los macrófagos ganglionares de la raíz dorsal puede reducir la hipersensibilidad mecánica y la expansión de los macrófagos DRG causada por lesiónnerviosa 65. La extirpación sistémica o local de macrófagos puede prevenir la alergia aldolor 66.
El aumento de la expresión de P2X7R en macrófagos/monocitos puede alterar el sistema inmunitario innato. Los macrófagos aparecen como fenotipos M1 (proinflamatorios) o M2 (antiinflamatorios) y expresan receptores P2X7. En condiciones patológicas, P2X7R responde a altas concentraciones de ATP extracelular permitiendo el flujo no selectivo de cationes (Na+, Ca2+, K+)67,68. La activación de P2X7R con concentraciones más altas de ATP, especialmente tras la administración repetida de agonistas, hará que los poros de la membrana se abran, permitirá el paso de moléculas de ~900Da y mediará cambios en la funciónde los macrófagos 67. Otro factor importante en la respuesta neuroinflamatoria mediada por P2X7R es la regulación de la actividad de los macrófagos, que induce o mantiene el dolor neuropático promoviendo la activación de los macrófagos, produciendo citocinas proinflamatorias y generando una cascada inflamatoria. El macrófago P2X7R debe coactivarse con el receptor tipo tipo Toll sensible a endotoxinas 4 (TLR4) para inducir la formación del cuerpo inflamatorio 3 (NLRP3). Después, el cuerpo inflamatorio 3 (NLRP3) activa la pre-interleucina-1β (Pro-IL-1β) para degradar la cisteína aspartas-1 (Caspasa-1), lo que resulta en la liberación deIL-1β 67,69 (Figura 1). El derivado de la naringenina, Trimetoxiflavanona (Y3), inhibió la función de P2X7R tras la administración de PTX, redujo la infiltración de células tipo macrófago positivo a IBA1 en el ganglio radicular dorsal, y la sobreactivación de astrocitos y microglía en la médula espinal, alivió el dolor neuropático y la neurotoxicidad. 15 macrófagos RAW264.7 se trataron con glucosa alta y ácidos grasos libres para inducir el sistema inmunitario mediado por P2X7R, dolor e inflamación neuropáticos mediante la secretación de citocinas, ROS y activación de la vía de señalizaciónERK 70.
La activación de P2X7R es el mecanismo que estimula a los macrófagos a madurar rápidamente y liberar IL-1β, que participa en el proceso inflamatorio y la transmisión del nervionociceptivo 71,72. El antagonista P2X7R A839977 bloqueó la entrada de calcio inducida por BzATP en el P2X7R recombinante humano, rata y ratón, bloqueó eficazmente la captación y liberación de IL-1β por las células THP-1 humanas inducidas por agonistas, y produjo un fuerte efecto antihiperalgesia73. Curiosamente, en ratones knockout con IL-1αβ, el efecto analgésico de A839977 desapareció por completo73. Se sugiere que el efecto antihiperalgésico del bloqueo P2X7R en un modelo de dolor en ratón está mediado por el bloqueo de la liberación de IL-1β. Los estudios han demostrado que el antagonista P2X7R A438079 puede reducir la cantidad de IL-1β liberada por macrófagos periféricos de manera dependiente de la dosis, inhibir la actividad espontánea de las neuronas medulares en ratas neuropáticas y regular el comportamiento del dolor modulando la interacción inmune-neural liberada por las citocinasendógenas 74.
5. Neurona regulada por P2X7R
La lesión del nervio periférico provoca una respuesta nociceptiva excesiva de las neuronas del cuerno dorsal espinal y activa aferentes nociceptivas convergentes de las neuronas dorsales. Este cambio se considera un indicador del desarrollo de laNPP 75. En la médula espinal de rata, la eliminación genética del gen mediadora de la respuesta a la respuesta por ARN mediado por ARN 2 (CRMP2) disminuyó la frecuencia y amplitud de las corrientes postsinápticas excitatorias espontáneas en neuronas agudas superficiales del cuerno dorsal espinal, pero no redujo la frecuencia ni amplitud de las corrientes postsinápticas inhibitorias espontáneas, y no tuvo efecto sobre las corrientes postsinápticas excitatorias pequeñas ni las corrientes postsinápticas inhibitorias76. La expresión de P2X7R en las neuronas ha sido objeto de debate histórica. En el pasado, ha sido controvertido si P2X7R se expresa en las neuronas. Con el avance de la investigación, algunos estudios han revelado que P2X7R se expresa en neuronas, que pueden regular la actividad neuronal y participar en la transmisión de información sensorial y la generacióndel dolor 77,78,79. En el modelo NPP de rata, las neuronas DRG fueron tratadas con la glicoproteína envolvente del VIH 120 (Gp120). La activación del agonista P2X7R (BzATP) aumentó la corriente neuronal, mientras que el antagonista P2X7R BBG inhibió significativamente la corriente activada por BzATP y alivió la hiperalgesia en las neuronasDRG 80 tratadas con gp120. El ATP puede inducir la producción de ROS en las neuronas del cuerno dorsal espinal, que puede ser eliminada por el carroñero ROS N-tert-butil-α-benzonitrilo y el antagonista P2X7R A43807981. La inyección intratecal del agonista P2X7R BzATP puede inducir la producción de ROS de la médula espinal y daño oxidativo por ADN de las neuronas del cuerno dorsal, además de potenciar el comportamiento nociceptivo espontáneo bipolar enratas 81. Esto proporciona evidencia de que la activación neuronal de P2X7R conduce a la producción de ROS y al posterior dolor nociceptivo en ratas.
La activación de P2X7R tiene un efecto extenso en la actividad de las neuronas de la médula espinal tras una lesión crónica. En el modelo animal del dolor patológico, el antagonista P2X7R A438079 puede reducir la actividad evocada de diferentes tipos de neuronas medulares (umbral bajo, específicas para nociceptivos, amplio rango dinámico), regular la sensibilización central y producir un efecto antinociceptivo82. Otros estudios han demostrado que la regulación al alza de la proteína DRG BDNF inducida por la lesión del nervio ciático puede aumentar la actividad P2X7R y contribuir a la regulación al alza de la expresión de la proteína DRG P2X7R inducida por una lesión del nerviociático 83. Además, la sobreexpresión de BDNF incrementa la expresión de P2X7R en las neuronas DRG y media el desarrollo de NPP. Además, se demostró que la sobreexpresión de BDNF aumentaba la expresión de P2X7R en las neuronas de DRG y mediabaNPP 83. Estos estudios han revelado que P2X7R se expresa en las neuronas, y que las corrientes y actividades neuronales median el dolor neuropático. Sin embargo, algunos estudios han encontrado que en el dolor neuropático, P2X7R no se expresa en neuronas, sino en células gliales (como las células gliales satélite en el ganglio de la raíz dorsal) que regulan la NPP. Por ello, se necesitan más estudios para confirmar y esclarecer los mecanismos subyacentes a la expresión y regulación de P2X7R en la función neuronal.
6. Activación antagónica de P2X7R y terapia NPP
Como se mencionó antes, la activación de P2X7R media la aparición y desarrollo del dolor neuropático. Por lo tanto, la inhibición de la activación de P2X7R tiene efectos farmacológicos en el alivio y tratamiento de la NPP. Actualmente, se han desarrollado una variedad de antagonistas de P2X7R (como BBG, A438079 y A740003). Estos antagonistas pueden dirigirse a la actividad P2X7R y se han aplicado bien en diferentes enfermedades (como lesiones medulares, tumores y enfermedades cardiovasculares). Se confirma que el P2X7R objetivo tiene la función de tratar enfermedadesrelacionadas 84,85,86. En consecuencia, estos antagonistas también se han utilizado en el tratamiento del dolor, y las propiedades farmacológicas de la analgesia pueden ejercerse inhibiendo la activación de P2X7R87,88.
A740003 (N-(1-{[cianoimino) (5-quinolinilamino) metilo] amino}-2 acetamida de cianoimino-dimetilpropil)-2-(3-metoxifenilo) acetamida y A438079 (3-(5-(2mae 3muricofenil)-1H-tetrazol-1-il) hidrocloruro de metilpirina se identificaron casi al mismo tiempo. A740003 es un derivado de la cianoguanidina, mientras que A438079 es un derivado del tetrazol. Inicialmente se informó que eran potentes inhibidores de los receptores P2X7 y más tarde se caracterizaron como antagonistas alostéricos, uniéndose a un sitio distinto del bolsillo de unióna ATP 89,90. Actúan sobre P2X7R de la misma manera y muestran el mismo efecto bajo diversas mutaciones en el bolsillo de unión alostérica, lo que indica que se unen en una configuración muy similar. A740003 es un antagonista competitivo novedoso de P2X7R. Su IC50 contra humanos y ratas es de 40 nM y 18 nM, respectivamente89. El CI50 antagónico de A438079 al P2X7R humano era de 130 nM 91,92. En el modelo animal de dolor neuropático diabético, la inyección intratecal del antagonista P2X7R A438079 prolongado significativamente el umbral mecánico de retirada y la latencia térmica de retirada, disminuyó los niveles de ARNm y proteína de TRPV1 en el ganglio de la raíz dorsal, disminuyó el nivel de fosforilación de p38 y la proteína reguladora de señal extracelular 1sum2 (ERK1/2), y alivióNPP 93. A438079 redujo significativamente la actividad de la microglía y los astrocitos tras la ligadura del nervio ciático, aumentó el umbral de retirada mecánica de las patas (MWT), disminuyó la duración de la abstinencia térmica y disminuyó conductas similares a la depresión y ansiedad94. Los PWT de ratones aumentaron 3 horas después de la inyección intratecal del antagonista selectivo P2X7R A740003 (50 nmol/L × 5 μL), y alcanzaron su pico a las 5 horas. Además, también puede aliviar el dolor eliminando la expresión de P2X7R en ratones95.
Otro antagonista en la aplicación de NPP es Brilliant Blue G, un derivado comúnmente utilizado del compuesto sintético FD&C Blue 1, que es un antagonista P2X7R altamenteselectivo 96. BBG actúa como un antagonista altamente selectivo de P2X7R en modelos de ratas, donde se une a un bolsillo alostérico de forma no competitiva, inhibiendo corrientes inducidas por ATP con un IC50 alrededor de 300nM 97,98. Su utilidad potencial está respaldada por estudios que demuestran su seguridad y capacidad para penetrar la barrera hematoencefálica en los modelosroedores 99. El inhibidor de P2X7R BBG podría reducir la expresión de NLRP3, IL-1β, IL-18, Caspasa-1 y P2X7R en la microglía estimulada por lipopolisacáridos, y aumentar el umbral de doloren ratas en 100. La inyección intraperitoneal del agonista de TRPV4 GSK-1016790A podría aumentar significativamente la hiperalgesia mecánica y térmica en ratas, mientras que el antagonista P2X7R BBG podría inhibir parcialmente la hiperalgesia enratas 100. El antagonista de P2X7R, BBG, puede reducir la expresión de IL-1β y del receptor de α del factor de necrosis tumoral y el nivel de fosforilación de ERK1/2, aumentar la expresión de IL-10 y aliviar la hiperalgesia en ratas con NPP101.
Otros antagonistas comúnmente utilizados de P2X7R, como KN-62, JNJ-54175446 y AZ10606120, tienen efectos farmacológicos en el alivio del dolor en otros tipos de dolor, incluyendo dolor inflamatorio, dolor visceral y dolor de cánceróseo 102,103,104, pero existen pocos informes sobre la aplicación de NPP, que puede diferir de P2X7R en distintos tipos de modelos animales y esquemas de diseño. No obstante, los antagonistas de P2X7R han avanzado en la terapia con NPP y aún tienen margen para un desarrollo adicional. Por lo tanto, hay una gran perspectiva para explorar más antagonistas que apunten a P2X7R en NPP.
7. Regulación a la baja dirigida de la expresión P2X7R para aliviar la NPP
Se entiende que la lesión del sistema nervioso central (médula espinal) o de los nervios periféricos (como los nervios ciáticos o trigéminos) puede aumentar significativamente la expresión de P2X7R en los tejidos, lo cual está estrechamente relacionado con la aparición y progresión de la NPP. Diferentes estudios han demostrado que la expresión de P2X7R está significativamente aumentada en un modelo de dolor neuropático. Por lo tanto, dirigirse a P2X7R y regular a la baja su expresión puede aliviar o tratar la NPP. Actualmente, algunos estudios han demostrado que la fisioterapia, la migración celular, componentes vegetales (como el ácido galo), la toxina botulínica y el resveratrol pueden reducir la expresión de P2X7R en la médula espinal o tejido nervioso, y se han reportado resultados considerables en el tratamiento de NPP 105,106,107,108,109,110. El receptor cannabinoide 2 (CB2R) es uno de los receptores importantes en el sistema endógeno cannabinoide. Se expresa ampliamente en el sistema nervioso central, especialmente en las células gliales, y desempeña un papel importante en el desarrollo y progresión de la inflamación delsistema nervioso 111. Tras la lesión nerviosa evitada, el contenido de P2X7R en el cuerno dorsal espinal aumentó con el tiempo, pero tras la inyección intratecal continua del agonista CB2R PM226, el contenido de la proteína P2X7R en el tejido cerebral disminuyó significativamente, redujo el número de microglía y la liberación de citocinas inflamatorias, desempeñó un papel neuroprotector y alivió la hiperalgesia mecánica enratas 111. El ácido gálico (3-4-5-trihidroxibenzoico), que se encuentra de forma natural en muchas plantas, tiene efectos antiinflamatorios, antioxidantes y analgésicos. Los estudios han demostrado que el ácido gálico puede inhibir la ferroptosis en la microglía de la médula espinal y reducir la lesión mitocondrial al regular la vía de señalización P2X7R-ROS, aliviando así los cambios de comportamiento en ratas con dolor ydepresión 112. La dihidromiricetina puede reducir la expresión de P2X7R en DRG, médula espinal e hipocampo, disminuir los niveles de proteína 1, p38, TNF-α y IL-1 reguladas por señales extracelulares fosforiladas, y aliviar eficazmente la NPP enratas 113.
En los últimos años, con la exploración continua de métodos de tratamiento del dolor, se ha introducido el concepto de terapia de trasplante celular. Los investigadores cultivaron células activas y funcionales (como células madre mesenquimales, células madre neurales, células de Schwann y células envainadoras olfativas) in vitro y las trasplantaron al huésped mediante neuroprotección, antiinflamatorio y promoción de la regeneración axonal, regulando a la baja la expresión de P2X7R en el tejido, desempeñando así un papel en la aliviación de NPP 114,115,116,117,118. Un estudio mostró que 4 semanas después de la inyección de células madre neuronales en el segmento de la médula espinal lesionado en un modelo de lesión medular de rata, la expresión de la proteína neurofilamentar aumentó significativamente, mientras que la expresión de la proteína ácida fibrilar glial y P2X7R (P2X4R) disminuyó, la función motora y sensorial mejoró significativamente, y el dolor neuropático alivió119. En nuestro estudio anterior, tras el trasplante de células envainadoras olfativas y células encapsuladas microencapsuladas en el modelo de lesión del nervio ciático, se evaluó la expresión de P2X7R en la médula espinal mediante métodos conductuales. Los resultados mostraron que el trasplante celular podría reducir significativamente la expresión de proteínas P2X7R y ARNm, así como el número de células positivas marcadas con P2X7R en el tejido de la médula espinal, y aliviar la hiperalgesia enratas 118. Mejoramos aún más la regulación a la baja de la expresión de P2X7R en células que enfundan el olfato, combinadas con biomateriales (quitosano) en el sitio del nervio ciático lesionado, y aliviamos significativamente la NPP enratas 120. Todos estos estudios revelan que dirigirse a P2X7R y regular a la baja su expresión puede aliviar o tratar la NPP, proporcionando un tratamiento más ampliamente disponible para la NPP.
Aclarar la heterogeneidad del modelo NPP es crucial para la transformación clínica de la terapia dirigida a P2X7R. En comparación con otros tratamientos comunes con NPP, las estrategias dirigidas a P2X7R (antagonistas, regulación a la baja dirigida) tienen ventajas únicas en la regulación de poblaciones celulares clave y en el bloqueo de la señalización purinérgica 3,4,6,7,10,12.
La NPP puede dividirse en tipos traumáticos, diabéticos, inducidos por quimioterapia y virales, con mecanismos mediados por P2X7R 2,5,12,55,80,101: los modelos traumáticos implican activación glial y trastorno purinérgico 4,5,33; Los modelos diabéticos se relacionan con la neuroinflamación inducida por hiperglucemia y la activación del inflamosomaNLRP3 5,113; Los modelos inducidos por quimioterapia implican activación y sensibilización de macrófagos/glial 2,15; Los modelos virales están mediados por la activación inmune/glial y una excitabilidad aumentada de las neuronassensoriales 6,80,101, consistente con los casosclínicos 12.
El inicio de la NPP depende de la activación de P2X7R inducida por ATP y de la neuroinflamacióninicial 3,5,2,55,80; el mantenimiento depende de la activación persistente de P2X7R y de una comunicación glial-neuronalanormal 4,6,56,60. Las hembras muestran una mayor expresión de P2X7R, dolor más intenso y mayor sensibilidad a antagonistas en modelos traumáticosy diabéticos 55,66, mientras que las diferencias sexuales en otros modelos siguen siendo poco estudiadas.
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El mecanismo de la NPP tras una lesión nerviosa es complejo, lo que puede provocar disfunción sensorial y motora, afectar gravemente la calidad de vida de los pacientes y no existe un tratamiento eficaz. Por lo tanto, extraer la base molecular de la NPP es útil para su tratamiento. Afortunadamente, se ha demostrado que el canal iónico P2X7R desempeña un papel clave en la aparición y desarrollo de la NPP. La activación o sobreexpresión de P2X7R puede regular la activación de las células g...
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