Apariția antidepresivelor (AD) triciclice (TCA) care inhibau recaptarea monoaminelor a dus la descoperirea SSRI (Selective Serotonin Reuptake Inhibitors) și SNRI (Serotonin–Norepinephrine Reuptake Inhibitors) (ce acționează pe o singura monoamină), al căror mecanism de acțiune terapeutică nu este complet elucidat. TCA și SSRI interacționează cu proteine membranare, implicând mecanisme adiționale.

Proteinele membranare

Se întind de-a lungul membranei și activitatea acestora poate fi modulată de modificări la nivelul bistratului lipidic, precum modificarea curvaturii intrinseci, grosimii sau elasticității acestuia.

Costul energetic

  • Deformarea bistratului presupune un cost energetic ce depinde de interfața proteină-bistrat și variază cu schimbările în proprietățile bistratului
  • Activitatea canalului gramicidin - gA (durata de viată și frecvența apariției acestuia) este dependentă de energia deformatoare a bistratului, canalul fiind mai scurt decât bistratul
  • Scăderea grosimii bistratului, creșterea elasticității și a curvaturii intrinseci vor scădea forța bistratului și deci va crește apariția și viața gA

Studiul curent

  • 21 compuși (TCA și SSRI) au fost testați ca acțiune asupra gA
  • Toți compușii au schimbat echilibrul monomeri-dimeri gA spre a fi dimeri
  • Ordinea puterii de modificare a bistratului nu a fost prezisă de hidrofobicitatea compușilor (estimată folosind clogP sau logD la pH 7)

Materiale și metode

  • S-a folosit calorimetria de titrare izotermală pentru a determina coeficienții de partiție bistrat-electroliți
  • Testarea cu fluorescenta a gA a folosit ANTS (8-Aminoftalen-1,3,6-Trisulfonic Acid)
  • S-a folosit tehnica single-channel
  • Pentru experimentele de fluorescenta s-a folosit o mixtură de izoforme de gA A, B și C
  • Pentru experimentele single channel s-au folosit analogul 15-aminoacid si enantiomerul scurt des-(D-Val-Gly)gA

Rezultate

Titrare izotermală

  • Ordinea afectării a fost prezisă de coeficienții de partiție bistrat-electroliți determinată prin calorimetrie de titrare izotermală (ITC)
  • Folosind electrofiziologia single-channel s-a arătat ca amitriptilina și imipramina (TCA) și citalopramul au afectat în primul rând curvatura intrinsecă
  • Fluoxetina a afectat în primul rând elasticitatea bistratului

Experimentele de interferență fluorescentă

  • Cel mai potent AD în a modifica caracteristicile bistratului lipidic (calculat prin concentrația la care rata interferenței a fost dublată – quench rate) a fost fluoxetina; cel mai puțin potent a fost zimelidine
  • Modificarea activității gA a fost cea mai mare sub acțiunea sertralinei, paroxetinei, fluoxetinei (SSRI) și lofepraminei, clomipraminei (TCA)
  • Interferau minim cu gA doxepin, citalopram, alaproclat și zimelidine
  • Nu s-a observat o corelație între clasa medicamentelor și tendința de a afecta proprietățile bistratului lipidic

Înregistrări single-channel

  • Experimentele single-channel pentru gA s-au efectuat pentru amitriptilină cu imipramină (TCA) și fluoxetină cu citalopram (SSRI)
  • Amitriptilina nu interacționează direct cu canalele
  • Fluoxetina a crescut cel mai mult viața canalelor, în contact cu citalopramul

Concluzii

  • TCA și SSRI sunt modificatori ai funcționării proteinelor membranare într-un mod promiscuu
  • Mecanismul pe care s-ar baza acest eveniment ar fi partiția AD amfifilice în bistratul lipidic, lucru demonstrat prin afectarea activității canalelor gA
  • Cei 21 de compuși testați au avut o putere variată de a influența funcționarea canalelor gA => partiție diferita a compușilor în bistrat și interacțiuni intermoleculare diferite
  • Moleculele amfifile vor altera proprietățile bistratului (grosime, curvatură intrinsecă și elasticitate) prin 3 mecanisme: intercalarea amfifilelor în bistrat va modifica forțele intermoleculare de-a lungul bistratului=>schimbări ale dinamicii lanțurilor acil, elasticității și curvaturii, partiția reversibila a amfifilelor în bistrat va crește aria acestuia, scăzând elasticitatea, în cazul deformării produse de proteinele membranare, deformarea locală a bistratului va duce la o redistribuire a amfifilelor în vecinătatea proteinelor=> creșterea elasticității
  • Capacitatea de modificare a bistratului tine de coeficienții de partiție în membrana ai AD
  • Targhetarea mai multor căi moleculare în detrimentul unor proteine specifice s-a dovedit a fi avantajoasă deși proprietățile moleculare care conferă caracteristica polifarmacologică poate fi de asemenea un risc pentru toxicitate crescută
  • Ar putea fi posibilă crearea unor molecule care să targheteze tocmai o proprietate a bistratului care să fie importantă pentru anumite proteine membranare

Bibliografie

  1. Kapoor, R., Peyear, T. A., Koeppe, R. E., & Andersen, O. S. (2019). Antidepressants are modifiers of lipid bilayer properties. Journal of General Physiology. https://doi.org/10.1085/jgp.201812263

 

EU e-Privacy Directive

Departamentul de Anatomie, fiziologie animala si biofizica

Prof. dr. Dan Florin Mihailescu (director de  departament)

Prof. dr. Alexandru  Babes

Prof. dr. Speranta Avram

Prof. dr. Violeta Ristoiu

Prof. dr. Beatrice Mihaela Radu

Conf. dr. Mihaela Marcu Lapadat

Conf. dr. Dana Cucu

FP

Conf. dr. Florentina Pluteanu

Lect. dr. Doru Gabor

TS photo

Lect. dr. Tudor Selescu

Lect. dr. Cristina Matanie

Alexandru Deftu

Asist.dr. Alexandru Deftu

roxana

Asist.dr. Roxana Gheorghe

Cornelia Dragomir

Geanina Haralambie

Liliana Stamatin

Cristina

PozaAcademieLuiza

Prof. dr. Maria Luiza Flonta (profesor emerit)