Nuevos moduladores selectivos del gating de canales iónicos de potasio kca3.1/kca2

Resumen

Los canales de potasio de la familia génica KCa3.1/KCa2 son proteínas de membrana con cuatro subunidades, regulados por calcio/calmodulina, que están expresados de forma específica y en diferentes grados en varios tejidos y órganos y, por tanto, juegan un papeles relevantes en diversas funciones fisiológicas o patofisológicas, entre las que cabe citar funciones cardiovasculares, epiteliales, inmunológicas y, posiblemente, funciones neuronales. Por tanto, la manipulación farmacológica de estos canales puede abrir nuevas vías de tratamiento alternativo para enfermedades inflamatorias, neurológicas y cardiovasculares. Sin embargo, los bloqueadores de canales KCa3.1 actualmente existentes, o bien no son suficientemente potentes o selectivos, o bien no son explotables comercialmente. En este trabajo se realiza la búsqueda y síntesis de nuevos compuestos moduladores de los canales KCa3.1 / KCa2, que resulten altamente eficaces y selectivos, y que tengan un mecanismo de acción distinto al de los compuestos ya existentes, que son bloqueadores del poro y que, por su mecanismo de acción, resultan inespecíficos a elevadas concentraciones. Asimismo se busca comprobar la aplicabilidad de estos compuestos para nuevos tratamientos, por lo que se evalúa su utilidad en modelos celulares y sistemas ex vivo, así como su actividad funcional y seguridad in vivo. Se identifica el éster trivanílico 13b ([3,5-bis[(3-fluoro-4-hidroxi-benzoil)oximetil]fenil)metil-3-fluoro-4-hidroxi-benzoato) como potente inhibidor de los canales KCa3.1, con una IC50 de 19 nM, una afinidad por KCa3.1 similar a la de los bloqueadores del poro conocidos. 13b tiene un perfil de modulador negativo del gating, antagonizando la modulación positiva del gating llevada a cabo por el activador SKA-31. 13b también es eficaz inhibiendo los canales KCa2 directamente relacionados, pero sin efectos significativos sobre otros canales de potasio no relacionados como hKCa1.1, hKv1.3, hERG o hKir. En sistemas celulares se demuestra la eficacia de 13b inhibiendo canales KCa3.1 / KCa2.3 endógenos en el endotelio e impidiendo la vasorrelajación tipo EDH mediada por KCa3.1 / KCa2.3 en arterias coronarias porcinas. Tomando como modelo 13b y teniendo en cuenta sus propiedades farmacológicas desfavorables (un elevado peso molecular y gran lipofilicidad), se diseñan y sintetizan una serie de nuevas moléculas con un perfil farmacológico mejorado, cuatro de las cuales conservan afinidad como inhibidores de los canales KCa3.1 y KCa2, con IC50s en el rango nanomolar bajo (IC50 = 17 nM para RA-2), y mostrando el mismo antagonismo con el modulador positivo del gating SKA-31. En ensayos funcionales para mostrar actividad ex vivo e in vivo, se demuestra que RA-2 inhibe las vasorrelajaciones de tipo EDH y que su administración i.p. in vivo a 100 mg/kg no muestra toxicidad aguda. En pruebas de monitorización telemétrica cardiovascular RA-2 reduce la frecuencia cardiaca en un modo dependiente de KCa3.1, dado que este efecto se observa en ratones wt pero no en los ratones KCa3.1-/-. RA-2 alcanza concentraciones en tejidos como músculo esquelético y cerebro que son superiores a la IC50 para el bloqueo de KCa3.1 en las dos primeras horas tras su administración y es rápidamente metabolizado desapareciendo rápidamente de la circulación sanguínea. En conclusión, se han descubierto o sintetizado una serie de nuevos compuestos con elevada actividad inhibidora sobre los canales KCa3.1 / KCa2, que se comportan como moduladores negativos del gating, y que presentan elevada selectividad por estos canales frente a otros canales de potasio no relacionados. Estas nuevas moléculas pueden resultar de utilidad en el estudio y/o tratamiento de funciones fisiológicas y patofisiológicas en las que los canales KCa3.1 / KCa2 están implicados.