Neurobiologia da Depressão, Exercícios de Neurobiologia

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Jorge Teixeira Lage

Neurobiologia da Depressão

2009/

Abril, 2010

Jorge Teixeira Lage

Neurobiologia da Depressão

Mestrado Integrado em Medicina

Área: Psiquiatria

Trabalho efectuado sob a Orientação de: Prof. Doutor Rui Manuel Bento de Almeida Coelho

Prof. Doutora Lia Paula Nogueira Sousa Fernandes

Revista: Acta Médica Portuguesa

Abril, 2010

Neurobiologia da Depressão

Neurobiology of Depression

Jorge Teixeira Lage Faculdade de Medicina da Universidade do Porto

Correspondência: Rua Passos Manuel, n.º 236 2D. 4000-382 Porto

Neurobiology of Depression

Abstract

The neurobiology of depression has undergone, in the last decade, overwhelming progresses, from macroscopic alterations to the molecular level. The main goal of this review is to explain them in a resumed and organized fashion, proposing to depict, additionally, the most recent upgrades in the fields of antidepressor mechanisms and the basic investigation concerning depression’s aetiology. It has been effectuated a bibliographic research of articles published between 2000 and 2009, using the data base MEDLINE. The keywords used where “depression” and “neurobiology”, both MeSH terms. It was done, as well, a manual research of new articles using cross-references and was also consulted the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, 4th Edition, and UpToDate®. Macroscopically, one can found alterations in the various encephalic regions that are able to mediate the expression of the disease: the pre-frontal cortex, the amygdalae, the anterior cingulate cortex and the hippocampus, amongst others, show volumetric and activity alterations. The hippocampus also shows segmental or shape anomalies, suggesting a special paper in the physiopathology of depression. The hypothalamic-pituitary-adrenal axis is hyperactive in about half of the patients; the resistance of the glucocorticoid receptor seems to be the associated irregularity, and is currently thought that the etiopathogeny of depression can be different according to the levels of stress present in the patient’s environment. It is also known the correlation between inflammatory cytokines and the depressive mood, and new data propose that cellular immunity can be manipulated in an attempt to prevent the deleterious effects of stress. The monoaminergic hypothesis is still today the basis of the recommended treatments. Nevertheless, the core of investigation nowadays is not so much related to the levels of monoamines themselves but in the post-synaptic alterations they can set off. The neuroplasticity hypothesis, although is rising with a great acceptation, isn’t yet formulated in a way that can explain the majority of alterations seen in this disease. A better acquaintance of the etiopathogeny of depression might allow more advances not only in the therapeutic armamentarium but also in diagnosis and prevention of a major depressive disorder.

Key-words : major depression, neurobiology, stress, serotonin, norepinefrine, BDNF, genetics.

Abreviaturas

ACTH – Adrenocorticotropic hormone

BDNF – Brain-derived neurotrophic factor

cAMP – Cyclic adenosine monophosphate

COMT – Catecol-O-metiltransférase

CRE – cAMP response element

CREB – cAMP response element-binding

CRH – Corticotropin-releasing hormone

DSM-IV – Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, Fourth Edition

DM – Depressão Major

ELS – Early life stress

GABA – Gamma-aminobutyric acid

HPA – Hipothalamic-pituitary-adrenal

MAO – M onoaminoxidase

NA – Noradrenalina

NMDA – N-methyl-D-aspartic acid

PFC – Prefrontal cortex

SNA – Sistema Nervoso Autónomo

SNC – Sistema Nervoso Central

5-HT – 5-hidroxitriptamina

Introdução

A depressão é uma das perturbações mentais mais comuns e constitui actualmente um problema de saúde pública, tendo uma prevalência de 2-3% nos homens e de 5-9% nas mulheres (1), sendo que o risco ao longo da vida para um episódio depressivo major é grosso modo o dobro da prevalência citada. (2) Está associada ao aumento da morbilidade e mortalidade (3), através não só da via do suicídio, mas também pela possibilidade de aumentar o risco ou piorar o prognóstico de outras doenças crónicas ditas “orgânicas”, sendo disso a doença coronária e a diabetes mellitus de tipo 2 exemplos já bem estabelecidos. (4) Apesar da maioria dos episódios depressivos major entrar, com ou sem tratamento, em remissão completa, (2) vários estudos demonstram que a recorrência é mais regra que excepção, sendo isso bem evidente nos resultados do STAR*D Project , no qual, dos 1500 pacientes com perturbação depressiva major (DM), 74% foram acometidos por mais de um episódio sintomático. (5) A depressão – a sua semiologia – é conhecida e descrita desde há muito tempo, (6) estando já patente, embora sob a forma de um paradigma menos específico e mais filosófico, na Teoria Humoral Hipocrática: a bílis negra, fria e seca, tradução literal do termo grego melancolia. Desde a década de 60 que a depressão tem sido diagnosticada como perturbação depressiva major, isto em oposição aos casos mais ligeiros que não preenchem um número suficiente de critérios. (6) E é a esta síndrome que se refere, neste texto e noutros em geral, quando se usa o termo “depressão”. Segundo o Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, Fourth Edition (DSM-IV), estamos perante um episódio depressivo major (que define uma perturbação depressiva major na ausência de episódios de elação do humor e de perturbações psicóticas de base) quando se nos apresenta um doente que está há mais de duas semanas com humor depressivo e/ou perda de interesse ou prazer, bem como pelo menos mais quatro – três, caso tenha ambos os sintomas referidos – sinais ou sintomas dentro dos seguintes: perda de peso ou aumento do apetite; insónia ou hipersónia; lentificação ou agitação psicomotoras; fadiga ou perda de energia; sentimento de desvalorização ou culpa desproporcional; indecisão ou perda de concentração ou da capacidade de pensamento; ideação ou tentativas de suicídio, ou pensamentos recorrentes acerca da morte. Este conjunto de sintomas tem de estar presentes quase todos os dias e causar mal-estar ou incapacidade funcional significativos, tendo-se também que excluir como etiologias um fármaco ou uma doença do foro “médico”. No âmbito da investigação básica em depressão, apresentam-se dificuldades várias. A maioria dos sintomas não são facilmente medidos ou validados em animais de laboratório e os

animais escolhidos são, em geral, previamente saudáveis e podem não apresentar a priori qualquer predisposição para esta perturbação (6), fenotípica ou genética. Além disso, observar alterações patológicas ao nível do encéfalo resulta mais difícil do que para qualquer outro órgão. (4) Há vários modelos laboratoriais, alguns que predizem bem a eficácia de um (novo) antidepressor, sendo exemplo particular disso o teste de natação forçada. Contudo, estes modelos apoiam-se quase só em dois princípios, o da eficácia de um antidepressor conhecido e nas respostas ao stress (6), mas apesar disto permitiram a formulação de hipóteses sobre a neurobiologia da depressão e os mecanismos antidepressivos, que são complementadas por dados oriundos de estudos post mortem , neuroimagiologia, estudos de caso-controlo e outros, para que a sua interpretação e generalização ao Homem possa ser feita com a devida segurança. A neurobiologia tem por objecto de estudo a base neuronal – quer vista sob a forma de redes neuronais quer sob a forma de alterações intracelulares – do comportamento e da experiência. Neste sentido, a neurobiologia da depressão conheceu, nesta última década, avanços sem precedentes (3), que vão desde alterações macroscópicas até ao nível molecular, não esquecendo a genómica e a interacção com o ambiente, bem como os fenómenos de plasticidade neuronal e de modulações endócrina e imunológica. O objectivo deste artigo de revisão literária centra-se na explicação de forma resumida e organizada de tais avanços, propondo-se adicionalmente expor o actual “estado da arte” dos mecanismos antidepressivos e da investigação básica na etiologia da depressão.

Métodos

Foi efectuada uma pesquisa bibliográfica de artigos publicados entre Janeiro de 2000 e Dezembro de 2009, utilizando a base de dados MEDLINE, através do motor de busca PubMed. As palavras-chave usadas foram depression e neurobiology , ambas termos MeSH. Foram obtidas 1106 entradas, tendo-se excluído 1013 por leitura dos respectivos resumos. Os restantes artigos (exceptuando um que não se conseguiu obter), foram lidos em full-text. A lista bioblográfica foi aumentada por pesquisa manual de referências cruzadas, tendo-se incluído desta forma dois artigos. Foram adicionalmente consultados o capítulo das perturbações do humor do DSM-IV e um artigo publicado no UpToDate®, perfazendo um total de 30 referências a citar.

doentes respondam com desagrado a faces zangadas ou assustadas, mesmo quando em níveis de consciência ditos inferiores. (9) Do córtex anterior do cíngulo pode dizer-se de forma global que monitoriza os comportamentos com base em “pré-concepções” de cariz emocional. (5) Quanto menor a actividade da sua porção dorsal (que faz parte das vias cognitivas, como antes mencionado), maior a gravidade da depressão. (5) Já a sua porção ventral pensa-se estar implicada na desregulação da motivação e da resposta autónoma simpática, sendo que esta última normaliza nos doentes com resposta quer aos antidepressivos, quer aos placebos. (9) É também algumas vezes reportada uma redução do metabolismo do córtex insular, que reverte com antidepressivos, apesar de não ser ainda claro que tipo de sintomatologia mediará. (9) Dada a proeminência dos sintomas neurovegetativos, um papel para hipotálamo pode também ser adivinhado, e de facto tem sido extensamente implicado. (4) Certos polimorfismos no gene CLOCK em deprimidos, em interacção com a actividade circadiana do núcleo supra-quiasmático, podem predispor à insónia; (10) e sabe-se também que alterações no eixo hipotálamo-hipofise-suprarrenal (HPA), considerado a via final comum para a expressão da maioria dos sintomas da depressão major, levam também a distúrbios do sono. (11) A estimulação cerebral profunda, quando aplicada no estriado ventral , provoca melhoria clínica dos doentes. Este núcleo da base é importante para os mecanismos neurobiológicos da “recompensa”, daí a falta de hedonismo, num sentido lato, que apresentam os doentes com depressão. (4) Estes achados são sobretudo populacionais, podendo estar obscurecidos ou ausentes ao nível individual, (5) pelo que carecem de utilidade diagnóstica. Apesar dos sintomas depressivos serem muito provavelmente mediados por diversas redes neuronais, é incompleta uma abordagem região-função. A explicação global será mais complexa do que o hipocampo estar implicado na mediação do défice cognitivo ou a amígdala estar envolvida nas alterações emocionais. (4)

O stress e o ambiente extracelular: modulações neuroendócrina e imunológica do

humor

A resposta fundamental ao stress consiste na hormona libertadora de cortitrofina (CRH) e no sistema locus coeruleus -noradrenalina (LC-NA), com as respectivas extensões periféricas efectoras: o eixo hipotálamo-hipófise-suprarrenal (HPA) e a divisão simpática do sistema nervoso autónomo, apesar deste último não ser contíguo mas sim interligado ao sistema LC-NA. (12) Estes dois sistemas influenciam-se mútua e positivamente, e são também contra-regulados pelo hipocampo, PFC – ambos de cariz frenador – e pela amídgala, estimuladora. (8) São estes últimos que detectam e integram a “informação de stress ” e podem originar as respostas de adaptação através dos sistemas efectores. (13, 12) O stress psicológico precede frequentemente o despertar de episódios de perturbação do humor; está co-relacionado com a gravidade do episódio, o risco de recidiva e a menor resposta aos antidepressivos convencionais. (12) Além disso, uma considerável evidência sugere que o stress precoce (ELS), nos períodos de maior desenvolvimento do SNC e sobretudo sob a forma de abusos físico e sexual ou perda parental, (12) aumenta o risco de depressão e perturbações da ansiedade. (13) Constatou-se, além de um paralelismo entre as fisiopatologias do ELS e da depressão no que respeita ao eixo HPA, (14) que alguns dos achados bem descritos para a depressão possam ser causados pelo ELS, uma vez que os deprimidos sem antecedentes de ELS têm menos vezes alterações nestes sistemas de stress , (13) alterações essas que poderiam induzir disfunções permanentes da resposta do eixo HPA ao stress e um consequente aumento do risco de depressão na adultícia. (15, 16) Esta diferença entre deprimidos com e sem antecedentes de ELS sugere intuitivamente vias etiopatológicas também distintas. (14) A CRH (e a vasopressina) produzida pelos neurónios parvocelulares do núcleo paraventricular do hipotálamo provoca, através da activação de receptores específicos, a libertação de hormona adrenocroticotrófica (ACTH) pelo lobo anteior da hipófise. Destes receptores, o de tipo 1 (CRHR1) está amplamente distribuído pelo encéfalo, integrando portanto informação referente ao stress não apenas através do hipotálamo. (13) Já os CRHR são contra-reguladores dos de tipo 1. (12) A administração de CRH a animais de laboratório induz respostas de tipo stress , ansiedade e depressão e a administração de antagonistas do CRHR1 (ou ratos knock-out para o gene do receptor) exibe respostas que se interpretam como contrárias. (13) Estes fármacos, com algumas pirrolopirimidinas como exemplo, são um potencial terapêutico quando, num indivíduo, há produção exagerada de CRH, embora ainda não se saiba ao certo se resolvem apenas a expressão da doença ou a doença em si

A nível central, as citocinas pró-inflamatórias (ex: TNFa, IL-1b e IL-6) exercem várias acções: activam a micróglia, que se diferencia em macrófagos, perpetuando assim a sua própria podução; aumentam a resistência central aos glicocorticóides, embora não se saiba ainda por que processo; provocam alterações nos neurónios dopaminérgicos, noradrenérgicos e serotoninérgicos do tronco cerebral, diminuíndo a respectiva enervação e neurotransmissão que normalmente efectuam no prosencéfalo; (4, 5) é também provável que provoquem apoptose neuronal e alterações da interacção glia-neurónio. (5) Também os astrócitos são estimulados a produzir IL-1 e TNF-α, entre outras, amplificando então a sinalização pró-inflamatória vinda da periferia e da micróglia activada. (9) Em alguns estudos pré-clínicos foi reportado que o TNF-α, num contexto de diminuição do suporte neurotrófico, tem acções tóxicas directas sobre os oligodendrócitos, contribuindo então para a desmielinização e uma consequente vulnerabilidade neuronal acrescida. (9) Os bloqueadores dos receptores da IL-1b têm actividade de tipo antidepressora em ratinhos e sabe-se que lhes diminuem também os efeitos neurotóxicos do stress , pelo que a “hipótese das citocinas” necessita de ser aprofundada, tendo em vista a extrapolação de um mecanismo antidepressor em humanos com base num antagonismo das referidas acções das citocinas. (4) Liwitus e seus colaboradores (20) (tendo por base alguns trabalhos que afirmaram que células T autorreactivas, isto é, que reconhem antigénios específicos do SNC, protegem e ajudam à reparação de tecido nervoso lesado e inclusivé estimulam a neurogénese no hipocampo) hipotetizaram que o controlo da actividade dos linfócitos T, estimulando-a no sentido de reconhecer auto-antigénios, poderia servir como uma espécie de vacinação contra a instalação da DM. Os ratinhos que foram imunizados com um peptídeo relacionado com a mielina , modificado (no sentido de não provocar uma reacção autoimune destruidora), exibiam menos anedonia quando sujeitos a stress crónico. Este outcome foi acompanhado, surpreendentemente, pelo aumento dos níveis de BDNF e da neurogénese no hipocampo, em comparação com os ratinhos não-imunizados. Contudo, não se notaram diferenças ao nível do teste de natação forçada. São portanto necessários mais estudos de replicação destes resultados, bem como outros no sentido de encontrar um melhor antigénio-alvo, que pudessem abrir portas a uma nova abordagem, “preventiva”, no sentido de evitar os efeitos deletérios do stress crónico.

Os neurotransmissores e neuromoduladores

Em meados do século XX começou-se a documentar que ocorriam alterações depressivas do humor nos doentes que estavam em tratamento com fármacos que “secundariamente” afectavam a neurotransmissão monoaminérgica. (17) Concretamente, a reserpina, um então agente anti-hipertensor, esgotava as reservas neuronais de monoaminas, produzindo deste modo um síndrome depressivo em alguns pacientes. Os compostos tricíclicos, inicialmente desenvolvidos como anti-histamínicos e hipnóticos (17), tinham um potente efeito antidepressor em humanos que mais tarde se postulou dever-se ao aumento da neurotransmissão serotoninérgica e noradrenérgica. (4) Adicionalmente, os fármacos que impediam a degradação enzimática das monoaminas, os inibidores da monoamino-oxidase (MAO), tinham também um efeito antidepressor. (17) Estas observações permitiram, além do desenvolvimento de tratamentos eficazes mesmo antes de se conhecer a etiopatogenia da depressão, o desenho da hipótese monoaminérgica da depressão, segundo a qual haveria uma diminuição da função monoaminérgica diminuída no encáfalo, incluíndo provavelmente (21) a neurotransmissão domapinérgica. Admiravelmente, vários estudos clínicos e pré-clínicos reportaram achados que apoiam esta hipótese: diminuição da densidade de receptores de serotonina (5-HT) e NA no córtex pré-frontal e em estruturas límbicas, níveis aumentados de MAO em encéfalos de doentes deprimidos, diminuição do número de neurónios quer do LC quer do núcleo dorsal da rafe e aumento do turnover da 5-HT em deprimidos, em comparação com controlos. (9) Ainda hoje, os fármacos antidepressivos de primeira linha baseiam-se na hipótese monoaminérgica, e apesar da sua indubitável utilidade e do inequívoco envolvimento da 5-HT e da NA na fisiopatologia da depressão, ficaram por responder algumas questões. Estas podem sintetizar-se numa única, quiçá, a mais intrigante: exercendo-se a farmacodinâmica dos antidepressivos em minutos (aumentando agudamente a neurotransmissão), porque tarda no mínimo em duas semanas o aparecimento de melhoria sintomática? O que acontece então, neste intervalo? Actualmente, o foco de atenção mudou, estando agora não centrado nos “níveis” de monoaminas, mas antes no que estas poderiam desencadear nas membranas pós-sinápticas e em segundos mensageiros e suas cascatas intra-celulares, (22) tendo como ponto de viragem os trabalhos de Ventulani e Sulser, que reportaram que os tratamentos crónicos com antidepressivos eficazes tinham em comum a dessensibilização do receptor β-adrenérgico acoplado ao monofosfato de adenosina cíclico (cAMP). (3, 9) Um subsequente e crescente

dos dendritos e produção de radicais livres, com consequente morte neuronal –

• excitotoxicidade. (8) Além disso, verificou-se que o glutamato é capaz de induzir apoptose em alguns grupos neuronais, (8) e que todos estes efeitos seriam, pelo menos, potenciados pela hipercotisolémia crónica já referida, que provoca um aumento de expressão do local de ligação do NMDA-R durante o stress. (17) O bloqueio do receptor CB1 dos canabinóides (endógenos) pelo rimonabant, aprovado para tratamento da obesidade e da dependência de nicotina, tem sido associado ao desenvolvimento de sintomas depressivos. De facto, os níveis séricos de tetra-hidrocanabinol estão frequentemente reduzidos aquando do diagnóstico de DM e os utilizadores habituais de marijuana tendem a manifestar episódios de mania e psicose, (26) pelo que é tentador afirmar que à depressão possa estar associada uma insuficiente função endocanabinóide. Os agonistas do receptor CB1 começaram então a ser considerados como potenciais antidepressivos. (2) No entanto, na investigação pré-clínica permanece uma incongruência: tanto a activação como o bloqueio do receptor exercem efeito de tipo andidepressor nos testes de natação forçada e desamparo por aprendizagem, pelo que mais estudos são necessários à elucidação do verdadeiro papel do sistema endocanabinóide da fisiopatologia da depressão. (26) O stress causa libertação de opióides endógenos (dinorfina) no núcleo accumbens , o que, por sua vez, provoca anedonia (diminuição de preferência de sacarose em ratos). (21) A administração de antagonistas da dinorfina parece, adicionalmente, execer um efeito de tipo antidepressor. (21) Estudos sobre o receptor opióide sigma -1 exibem resultados semelhantes, com bloqueadores destes receptores a exibir efeito antidepressor em ratos. (27) Apesar de poder vir a ser um potencial alvo terapêutico, a investigação sobre o papel dos opióides endógenos na DM vai ainda no seu início, não havendo clareza quanto ao mecanismo antidepressor associado. (27)

A teoria da neuroplasticidade e alterações intracelulares

As alterações volumétricas observadas no hipocampo e em outras regiões prosencefálicas evidenciadas nos pacientes com DM levaram à suspeição do envolvimento de factores neurotróficos e da diminuição da neurogénese na patogénse na depressão. (4) Os factores neurotróficos foram primariamente descobertos e descritos como reguladores do crescimento dos nervos e da diferenciação neuronal durante o desenvolvimento, mas sabe-se agora que são potentes moduladores da plasticidade e da sobrevivência dos neurónios e da glia, mesmo num encéfalo adulto. (6) A teoria da neuroplasticidade sustenta então que uma insuficiente sinalização neurotrófica contribui para as alterações evidenciadas no hipocampo, e que a inversão desta insuficiência por antidepressivos eficazes contribui para a remissão do quadro depressivo. (6, 8) Os estudos sobre esta hipótese têm concentrado a atenção no papel do BDNF, o qual é expresso em abundância nas estruturas límbicas. (4) Os seus níveis dependem da actividade duma cascata intracelular (28, 5, 14): a ligação de um neurotransmissor (NA ou 5-HT) a um receptor acoplado a uma proteina G aumenta a actividade da adenilcíclase e da fosfolípase C, desta forma aumentando a concentração intracitosólica de cAMP e de diacilglicerol; estes segundos mensageiros lígam-se às proteína cínases A e C, respectivamente, facilitando a sua actividade de fosforilação do CREB. Desta forma, a fosforilação do CREB é o ponto de convergência entre as cascatas intracelulares da NA e da 5-HT, e este liga-se assim ao cAMP response element (CRE) em regiões promotoras de genes, que regulam a expressão genética. Entre os genes com aumento de expressão através desta cascata, estará o da proteina BDNF. O tratamento crónico com antidepressivos, de várias classes desde que eficazes, provocam uma elevação sustentada dos níveis de cAMP, activando a cascata descrita; de facto foi demonstrado o aumento da transcrição genética mediada por CRE em ratos, neste contexto, e mesmo em humanos foi reportado um resultado semelhante ao nível dos linfócitos T de sangue periférico de pacientes com DM. (17) Além disso, os niveis de BDNF também aumentam em hipocampos de pacientes deprimidos submetidos a tratamento crónico. (6) É provável que a explicação do atraso do efeito clínico dos antidepressivos resida aqui: seria necessário algum tempo para o BDNF exercer gradualmente os seus efeitos neurotróficos. (6, 28) O stress , ao contrário dos antidepressivos, diminui a expressão de BDNF e leva à atrofia hipocampal no geral, à diminuição do número de espinhas sinápticas e ao aumento da vulnerabilidade dos neurónios, também à custa da grande concentração de GR nesta estrutura, tornando mais claro que a atrofia hipocampal é mais consequência do que causa da DM. (17)