3. A kutatási eredmények értékel ı ismertetése
3.17. Hogyan befolyásolják az antidepresszív szerek a központi idegrendszeri génexpressziót patkányban?
Az affektív tünetek és az ebbe a pszichopatológiai csoportba tartozó depresszív szindróma a demenciák gyakori prodromális tünete és késıbbi kísérı jelensége (Starkstein és mtsai 2001). A depresszió neurobiológiájával kapcsolatosan ma már tudjuk, hogy morfológiai elváltozások, pl. neuronális atrófia és sejtpusztulás is kimutatható a betegek agyában (Drevets és mtsai 1997; Malberg és mtsai 2000; Hamidi és mtsai 2004). Bár számos kísérletes és klinikai adat utal a depresszió és demencia közös patoplasztikus tényezıire, de az átfogó magyarázat hiányzik, mivel a meglévı adatok még nem kapcsolhatók teljes rendszerbe. A legfontosabb irányvonal a stressz-hatások, stressz hormonok, neuroimmunológiai tényezık és a neurodegeneratív folyamatok kapcsolatára hívja fel a figyelmet (Sapolsky 2003).
Antidepresszív hatású gyógyszereket az AK-os betegek affektív és viselkedési tüneteinek kezelésére is használunk. Az utóbbi évek kutatásai bizonyították, hogy az antidepresszívumok egyes csoportjai, a SSRI-k, SNRI-k neurotrofikus hatással is rendelkeznek, továbbá serkentik az ıssejtek keletkezését és migrációját. (Malberg és mtsai 2000; Santarelli és mtsai 2003). Ezek az új hatásmechanizmusok nemcsak az affektív betegségek, hanem a neurodegeneratív zavarok, így az AK új terápiás lehetıségei szempontjából is nagy jelentıségőek. E megfontolások alapján kezdtük azokat a kísérleteinket, amelyekben különbözı pszichofarmakonok génexpressziós hatásait viszgáltuk in vitro és in vivo, továbbá az AK feltételezett patomechanizmusában központi szerepet játszó APP molekula anyagcseréjére irányuló specifikus hatásaikat is nyomon követtük a különbözı pszichofarmakonoknak. Ötletünk eredetiségét az Innovatív Gyógyszergyártók Egyesülete 2001-ben elsı helyezéssel díjazta és támogatta kutatásainkat.
Elsı transzkriptomikai vizsgálataink célja a triciklikus szerkezető, a noradrenalin és a szerotonin újrafelvételét gátló, imipramin és a legszelektívebb SSRI hatású citalopram akut és krónikus in vivo hatásának feltérképezése volt a patkány fronto-temporális agykéreg génexpressziós mintázatára (Palotás és mtsai 2004a). Eredményeinket a 38-42. táblázatok foglalják össze.
Eredményeink szerint az imipramin akut és krónikus alkalmazása relatíve kisszámú gén transzkripciójára hatott, hiszen összesen hat gént represszált, és nyolc darabot pedig fokozott mértékben expresszált a patkányok kortexében. Ezek a gének szignalizációs folyamatokban, struktúrális fehérjék kódolásában és a sejtmetabolizmus szabályozásában játszanak szerepet (38-39. táblázatok). A triciklikus antidepresszívum akut adagolása a neuronális plaszticitással és citoszkeletonnal kapcsolatos gének expresszióját módosította, míg a krónikus kezelésekben a sejtciklus és túlélés génjein figyeltük meg hatását.
_______________________________________________________________________________________________________
38. táblázat Az akut (96 óra) (A) és krónikus (4 hét) (B) imipramin kezelés hatására a patkány agyban represszálódott gének listája és ismert funkciói.
A:
light chain 1 (Ftl1) AW536161 vas anyagcsere
és stressz fehérje 0.39
39. táblázat Az akut (96 óra) (A) és krónikus (4 hét) (B) imipramin kezelés hatására a patkány agyban fokozott mértékben expresszálódott gének listája és ismert funkciói.
A:
A gén neve (mRNS) Génbanki szám Funkció A változás
mértéke
ESTs W18449 1.94
Phosphoglycerate mutase type
B subunit AW536195 anyagcsere 2.02
Mus musculus phosphatidylinositol
transfer protein (Pitpn) AW540942 szignál transzdukció és
anyagcsere 2.03
Homo sapiens novel centrosomal
protein RanBPM AW539614 citoszkeleton 2.07
ESTs AA222181 nem ismert 2.07
Homo sapiens chromosome 17,
clone hRPC.1029_K_10 AW544531 nem ismert 2.37
ESTs AA268054 nem ismert 2.65
B:
A gén neve
(mRNS) Génbanki szám Funkció A változás
mértéke
Midkine AA222497 Stressz és repair, anyagcsere 1.63
40. táblázat Az akut (96 óra) citalopram kezelés hatására a patkány agyban represszálódott gének listája és ismert funkciói.
ESTs, Weakly similar to T06D8.8
AW545652 metabolizmus 0.46
Mus musculus α-tubulin gene
41. táblázat A krónikus (4 hét) citalopram kezelés hatására a patkány agyban represszálódott gének listája és ismert funkciói.
A gén neve (mRNS) Génbanki szám Funkció A
változás mértéke Mus musculus ferritin light
chain 1 (Ftl1) AW536161 sejtszerkezet, anyagcserere 0.38 Malate dehydrogenase,
mitochondrial AA266087 anyagcsere 0.51
Mus musculus
Mus musculus histone H2A.Z AA466087 transzkripció reguláció 0.58 Homo sapiens poly(A) site
DNA AW544538 transzkripció reguláció 0.59
Mus musculus ATPase-like
Homo sapiens clone 23783 AW539654 0.62
Rattus norvegicus 14-3-3
protein γ-subtype AW542425 szignalizáció, anyagcsere,
stresszválasz 0.57
42. táblázat Az akut (96 óra) (A) és krónikus (4 hét) (B) citalopram kezelés hatására a patkány agyban fokozott mértékben expresszálódott gének listája és ismert funkciói.
A:
A gén neve (mRNS) Génbanki szám Funkció A változás
mértéke Phosphoglycerate mutase
type B subunit AW536195 metabolizmus 3.20
ESTs AA268054 3.75
DNA AW544538 transzkripció reguláció 4.47
Mus musculus mSTI1 AW536215 stresszfehérje 6.52
B:
A gén neve (mRNS) Génbanki szám Funkció A változás
mértéke Mus musculus FLI-LRR
associated protein-1 W30242 1.81
Midkine AA222497 stressz-válasz és repair 1.83
_______________________________________________________________________________________________________
A PITP gén expresszióját kétszeresére fokozta az imipramin akut adása. Ennek a génnek a transzkriptumáról tudjuk, hogy szignál-transzdukciós és neuronális differenciálódási folyamatokért felelıs (Utsunomiya és mtsai 1997). A fokozott mértékben expresszálódott citoszkeletális gének közül a RanBPM emelhetı ki. A Ran egy mikrotubulusok összeszereléséért, és nukleális membrán struktúrák kialakításáért felelıs proteincsalád egyik tagja (Nakamura és mtsai 1998). A PGAM1, azaz a foszfogliceromutáz gén esetében is fokozott transzkripciót találtunk az imipramin kezelés hatására. Ez az enzim a glikolitikus folyamatokban, azaz a sejtek energiatermelésében játszik szerepet.
A krónikus imipramin kezelés a kromatin regulációs gének mőködését (transzlin, CGI) represszálta, az NF midkin esetében pedig fokozott transzkripciót okozott. Ez utóbbinak a sejt stresszválaszában és repair folyamatokban tulajdonítanak szerepet (Wada és mtsai 2002).
Eredményeink publikálása óta Tsankova és mtsai (2006) hasonló megfigyelésekrıl, a depresszióhoz gyakran társuló stressz helyzetek és az imipramin egymással ellentétes irányú kromatin regulációs hatásáról számolt be, amely a hisztonok acilációs mechanizmusán keresztül szabályozza az idegi növekedési faktorok pl. a BDNF transzkripcióját (Hyman 2006). Mind saját eredményeink, mind az említett szerzık legújabb munkái arra utalnak, hogy az imipramin kezelés hosszabb távon a neuronok transzkripciójának regulációja útján is kifejti hatását, és ez a felismerés új kezelési stratégiák kialakításához vezethet a depresszió és az AK terápiájában.
Kísérleteink szerint a citalopram háromszor több gén transzkripciójára hatott, mint az imipramin (40-42. táblázatok). A 3200 vizsgált génbıl 29 represszálódott, 7 pedig fokozott mértékben expresszálódott. A citalopram esetében is citoszkeletális, metabolikus, transzkripciós regulátor, sejthalál és túlélési gének transzkripciója változott meg elsısorban. Ezek közül a legfontosabbakat említve:
- A tubulin fehérje α-alegységének génje represszálódott (40. táblázat). Ez a fehérje számos olyan folyamat résztvevıje, amelyet már korábban is kapcsolatba hoztak az antidepresszívumok hatásával pl. G-protein mediált adenilát cikláz reguláció (Rasenick és mtsai 1997), protein foszforiláció (Asakura és mtsai 1996), mikrotubulus összeszerelés (Miyamoto és mtsai 1995).
- A proteoszómák egyik alegységének génje (MSS1) is represszálódott (40. táblázat), mely a degradálódó fehérjék féléletidejének növekedését okozhatja.
- Az ubuquitinhez hasonló fehérjék génjének citalopram indukált repressziója szintén a fehérjék proteolitikus degradációját késleltetheti (40. táblázat).
- A sejthalál és túlélés szempontjából fontos gének közül: a 14-3-3 proteinek, mSTI1 és midkine emelhetı ki. Az elsıt represszálta, az utóbbi kettıt pedig indukálta a citalopram kezelés. A midkin esetében mind az imipramin, mind a citalopram hasonló, szignifikáns
expressziót fokozó hatást mutatott (42. táblázat). Ezek az eredményeink is megerısítik az antidepresszívumok neuroproliferatív hatását (Malberg és mtsai 2000).
- Az imipraminhoz hasonlóan a citalopram esetében is találtunk hiszton és kromatin mőködést reguláló hatást (40-42. táblázatok). A citalopram a H2AZ hiszton variáns génjének represszióját okozta (41. táblázat), amely a kromatin struktúrájának szabályozásáért felelıs (Cunliffe 2003).
- Mind az akut, mind a krónikus citalopram kezelés represszálta a V-ATP-áz génjének transzkripcióját (40-41. táblázatok). Ennek a génnek a neurotranszmitterek vezikuláris újrafelvételében tulajdonítanak szerepet (Cousin és Robinson 2000; Murata és mtsai 2002) és a citalopram jól ismert tulajdonsága, a szerotonin újrafelvételének gátlása szempontjából lehet fontos.
Összefoglalva, transzkriptomikai kísérleteink új információkat nyújtottak az imipramin és a citalopram molekuláris hatásmechanizmusával kapcsolatosan a KIR-ben (Palotás és mtsai 2004a). Adataink arra utalnak, hogy az antidepresszívumok hatása a KIR-i gének expressziójának regulációjára rendkívül összetett. Szignalizációs, metabolikus, regulációs, sejthalál, és kromatin regulátor gének mőködésére hatnak. Az elsık között hívtuk fel a figyelmet az antidepresszívumok kromatin regulációs hatására, amely a legújabb kísérletes adatok fényében magyarázhatja a depresszió stressz-elméletét és neuronális patomechanizmusát, továbbá a kromatin regulátor anyagok, mint potenciális új gyógyszerek szerepére hívhatja fel a figyelmet a depresszió és demenciák kezelésében.
3.18. Hogyan befolyásolják az antidepresszív szerek az APP metabolizmusát patkány