Fluralanerse ha convertido en uno de los compuestos de isoxazolina más estudiados en la parasitología y farmacología veterinaria modernas. Su notable potencia contra ectoparásitos - garrapatas, pulgas y otros artrópodos - proviene de un mecanismo molecular preciso que involucra receptores inhibidores de neurotransmisores en el sistema nervioso de los artrópodos. Comprender cómo interactúa fluralaner con los receptores GABA abre una ventana a por qué esta molécula funciona con tanta eficacia y por qué es tan prometedora para la investigación y el desarrollo comercial continuos.
Tableta de fluralaner
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Código Interno:BM-2-079
Fluralaner CAS 864731-61-3
Mercado principal: EE. UU., Australia, Brasil, Japón, Alemania, Indonesia, Reino Unido, Nueva Zelanda, Canadá, etc.
¿Cómo se une el fluralaner a los receptores GABA de artrópodos?
La base estructural de la vinculación selectiva
Fluralaner es un compuesto de isoxazolina, conocido por su gran capacidad para unirse a canales iónicos activados por ligandos-en invertebrados. La molécula tiene una estructura aromática que está sustituida con trifluorometilo-y encaja muy bien en un punto de unión alostérico en el dominio transmembrana de los canales de cloruro regulados por GABA- de los crustáceos. Este bolsillo está físicamente separado del sitio de reconocimiento de GABA. A veces se le denomina sitio de unión TBOB (t-butilbiciclofosforotionato) o sitio antagonista no competitivo. Esto significa que fluralaner no compite con GABA por el mismo puesto.
Los estudios de electrofisiología en los receptores GABA de Drosophila melanogaster y Musca domestica han confirmado que el fluralaner puede alcanzar concentraciones inhibidoras en el rango nanomolar- (valores IC₉₀ a menudo reportados por debajo de 10 nM en preparaciones de artrópodos), lo cual es muy diferente de lo poco que se une a los receptores GABA-A en los mamíferos. La molécula es selectiva porque las secuencias de las subunidades receptoras de artrópodos y vertebrados son diferentes, especialmente en las hélices transmembrana M2 y M3.
Esto ofrece una explicación molecular de por qué es seguro para especies no-objetivo.
Selectividad de la subunidad receptora en artrópodos
Fluralaner no actúa de la misma manera en todos los subtipos de receptores GABA. Los científicos han descubierto que los receptores con la subunidad RDL (resistencia a la dieldrina) tienen la mayor capacidad de unión. Esto se debe a que la subunidad RDL es la principal subunidad inhibidora que se encuentra en la mayoría de las especies de insectos, desde la garrapata-de patas negras hasta la pulga del gato. La bolsa transmembrana hidrófoba de la subunidad RDL encaja perfectamente con las cadenas laterales lipófilas del fluralaner, manteniendo estable el complejo fármaco-receptor y bloqueando el canal durante más tiempo.
Fluralaner y la interfaz transmembrana de los canales cerrados GABA-
Arquitectura de la región de los poros del canal
Los canales de cloruro que son activados por GABA son parte de la superfamilia de receptores de bucle Cys-. Cada receptor de trabajo está formado por cinco subunidades agrupadas simétricamente alrededor de un poro conductor de iones-central. Cada subunidad tiene cuatro hélices en su dominio transmembrana (M1-M4). La hélice M2 de cada subunidad recubre el poro del canal. El sitio de unión del antagonista no competitivo se encuentra en el punto de encuentro de dos hélices M2 y M3 cercanas, en lo profundo de la interfaz transmembrana orientada hacia los lípidos. Aquí es exactamente dondefluralanerse adhiere a la membrana celular.
Esta interacción se ha mapeado con gran detalle mediante estudios de acoplamiento computacional y ensayos de desplazamiento de radioligandos.
Con residuos de leucina y treonina conservados en la hélice M2, el anillo de isoxazolina del fluralaner forma enlaces hidrófobos cruciales. Al mismo tiempo, el grupo arilo fluorado del compuesto se encaja en un espacio repelente al agua-formado en el punto donde se unen M1 y M2. Los dos puntos de contacto forman un complejo estable y de alta-afinidad que detiene el flujo de iones de cloruro a través del canal.
Consecuencias del bloqueo transmembrana
La conductancia del cloruro disminuye mucho cuando el poro transmembrana está físicamente bloqueado. En las neuronas de artrópodos sanas, la entrada de cloruro regulada por GABA- es lo principal que impide que las neuronas actúen sin control.
Lo hace haciendo que la membrana esté más cargada e hiperpolarizada. El contacto transmembrana es donde se aloja el fluralaner, lo que elimina por completo este freno. El resultado es una reacción en cadena de despolarización neuronal incontrolada que provoca fallos de movimiento, convulsiones y, finalmente, parálisis en los artrópodos afectados. Los registros de pinzamiento de parche-publicados de neuronas de Rhipicephalus microplus han demostrado que todos los canales están bloqueados a niveles similares a las exposiciones plasmáticas terapéuticas después de que el medicamento se toma por vía oral o se aplica tópicamente.
¿Por qué es importante la activación del receptor GABA para la actividad del fluralaner?
El papel del estado de entrada de canales
A primera vista, puede que no tenga sentido, pero la activación de los receptores GABA fortalece el efecto inhibidor del fluralaner. Esto se debe a que es más fácil llegar al sitio de unión del antagonista no competitivo en el dominio transmembrana cuando el canal cambia de su forma de reposo (cerrado) a su forma abierta (insensibilizada). Cuando la proteína está en reposo, los residuos hidrofóbicos bloquean parcialmente la bolsa de unión, lo que dificulta la entrada de medicamentos. La liberación endógena de GABA activa la activación del canal, lo que cambia la forma de la hélice M2. Esto ensancha la bolsa y acelera considerablemente la velocidad de unión del fluralaner.
Este efecto de "bloqueo de canal-abierto" es bien-conocido en el campo de la farmacología del receptor de bucle Cys-. Significa que fluralaner actúa conectándose a la actividad GABA en el sistema nervioso de los artrópodos. Entonces, las sinapsis activas se convierten en los mejores lugares para que se acumulen las drogas.
Inhibición del receptor GABA dependiente del estado-por fluralaner
Perfil cinético de la interacción fármaco-receptor
La inhibición dependiente del estado-se produce cuando una molécula se une a una proteína objetivo con más fuerza cuando se encuentra en ciertos estados conformacionales. Para el fluralaner, los estudios que utilizan huevos de Xenopus laevis que producen subunidades RDL de artrópodos recombinantes han demostrado que los estados del receptor abierto y desensibilizado tienen constantes de asociación mucho más altas que el estado de reposo. Por el contrario, la velocidad de separación permanece lenta sin importar la forma que tenga el canal. Esto significa que las moléculas permanecen en la bolsa transmembrana durante un tiempo promedio prolongado.
Este rasgo dinámico es útil en la vida real. Porquefluralanerbásicamente se queda atascado en el canal abierto o relajado,
La liberación repetida de GABA en las uniones neuromusculares de los artrópodos acumula más fármaco en el receptor, lo que hace que el bloqueo sea más fuerte con el tiempo. Este proceso puede ayudar a explicar por qué los efectos del fármaco duran tanto en el laboratorio: -semanas a meses de control de ectoparásitos después de una sola dosis.
Implicaciones para los mecanismos de resistencia
También es útil comprender la resistencia sabiendo cómo funciona el enlace dependiente del estado-. En muchas poblaciones de Drosophila, mosquitos y ácaros se han encontrado mutaciones puntuales en la subunidad RDL, especialmente la sustitución A301S/G en la hélice M2. Estas mutaciones dificultan la unión del fluralaner al alterar la complementariedad geométrica del bolsillo transmembrana.
Los artrópodos que tienen estos cambios y son resistentes a los medicamentos tienen valores de IC₉₀ mucho más altos. Esto se debe a que los complejos fármaco-receptor son menos estables. Para el manejo-a largo plazo de los medicamentos del tipo isoxazolina-, sigue siendo importante estar atento a los genes RDL en las poblaciones de plagas objetivo.
De la unión del receptor GABA a la disfunción del canal de cloruro
Interrupción de la neurotransmisión inhibidora
La falla del canal de cloruro es el evento fisiológico más cercano que conecta la unión molecular con efectos dañinos en los seres vivos. En situaciones saludables, el cloruro que ingresa a través de canales regulados por GABA-mantiene el potencial de membrana negativo en las neuronas de los crustáceos y las terminaciones nerviosas motoras. El equilibrio iónico se desplaza hacia una despolarización sostenida de la membrana cuando el bloqueo inducido por fluralaner-detiene este flujo. Cuando las neuronas se dañan, entran en un estado llamado disparo tónico, que es cuando envían potenciales de acción todo el tiempo sin ser controlados. Esto consume todos los recursos sinápticos y hace que la salida motora sea inestable.
Los registros electromiográficos de los músculos de las patas de las garrapatas expuestos a cantidades de isoxazolina similares a las encontradas en el cuerpo captaron este cambio en tiempo real, mostrando que los músculos pasaron de estallidos motores rítmicos a contracciones tetánicas sostenidas a los pocos minutos de la exposición a la droga.
Conductancia del cloruro y letalidad de los artrópodos
Existe un vínculo claro entre la pérdida de conductancia del cloruro y la muerte de los artrópodos. Los investigadores que midieron el flujo de cloruro a través de los nervios y músculos de los artrópodos descubrieron que reducir la conductancia del cloruro regulada por GABA- en más de un 70% provoca constantemente fallas en el movimiento que no se pueden solucionar.
La dosificación estándar de fluralaner da como resultado concentraciones que bloquean la conductancia del cloruro muy por encima de este nivel en especies de artrópodos que son sensibles. Esto es especialmente importante para desarrollar intermediarios medicinales porque este proceso funciona de la misma manera en diferentes tipos de artrópodos, como garrapatas duras, garrapatas blandas, pulgas y piojos, aunque estos grupos tienen genomas muy diferentes. Debido a que la región transmembrana de la subunidad RDL permanece igual, el fluralaner se puede utilizar como base para muchos tipos diferentes de estudio y crecimiento de parásitos.
Conclusión
Además,Fluralanertiene fuertes efectos antiparasitarios que provienen del bloqueo de los canales de cloruro regulados por GABA-de los crustáceos en múltiples niveles moleculares. Provoca una reacción en cadena de hiperexcitación neuronal que mata a los artrópodos que son vulnerables en concentraciones nanomolares al unirse a la interfaz transmembrana de los receptores que contienen RDL-, aprovechar la accesibilidad dependiente del estado- y bloquear persistentemente la conductancia del cloruro. Es seguro porque sólo se une a ciertos tipos de receptores de artrópodos y no a receptores de mamíferos. A medida que avance la investigación sobre la química de la isoxazolina, el fluralaner seguirá utilizándose en los negocios y como modelo para diseñar nuevas moléculas antiparasitarias.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Qué hace que el fluralaner sea más selectivo para los receptores GABA de artrópodos que para los receptores de mamíferos?
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La selectividad proviene de diferencias en la estructura del dominio transmembrana de los canales de cloruro regulados por GABA-. Los receptores de artrópodos que tienen la subunidad RDL tienen un bolsillo de unión hidrofóbico con cualidades geométricas y electrostáticas especiales que hacen que el andamio sustituido con trifluorometil-de fluralaner se adhiera muy bien a ellos. Diferentes subunidades del receptor GABA-A de mamíferos tienen diferentes residuos en las mismas posiciones transmembrana. Esto hace que sea mucho más difícil que los fármacos y los receptores se unan y trabajen juntos.
P2: ¿Cómo prolonga la inhibición dependiente del estado-la duración de la acción del fluralaner?
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Los estados abiertos y sensibles de los canales de cloruro regulados por GABA-son los lugares donde el fluralaner se une con mayor frecuencia. Debido a que lleva mucho tiempo separarse, una vez que está dentro del bolsillo transmembrana, la molécula permanece allí durante muchos ciclos de activación. En las sinapsis de artrópodos, las repetidas aperturas de canales mediadas por GABA- siguen recargando el fármaco en el sitio de unión. Esto mantiene el canal de cloruro bloqueado mucho después de que las concentraciones plasmáticas del fármaco comiencen a disminuir.
P3: ¿Pueden las mutaciones en la subunidad RDL conferir resistencia al fluralaner?
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Se ha demostrado que los cambios de puntos, como A301S/G en la hélice M2 de la subunidad RDL, reducen la afinidad del fluralaner por unirse al cambiar la forma de la bolsa transmembrana. El seguimiento de campo ha encontrado estas mutaciones en varias especies de insectos, que están relacionadas con valores de CI más altos y una menor efectividad en los organismos vivos. Para programas-de control de ectoparásitos duraderos, se sugiere estar atento a las tasas de alelos de resistencia y cambiar las clases de compuestos cuando sea necesario.
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Referencias
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