Transportador de monoaminas

Os transportadores de monoaminas (MATs) son proteínas que funcionan como transportadores integrais da membrana plasmática regulando as concentracións de neurotransmisores monoamina extracelulares. Hai tres grandes clases de transportadores de monoaminas (SERT, DAT, NET) que son responsables da recaptación dos seu neurotransmisores aminas asociados (serotonina, dopamina, norepinefrina). Os transportadores de monoaminas están localizados xusto fóra da fenda sináptica (peri-sinapticamente), transportando o exceso de transmisor monoamina desde a fenda sináptica de volta ao citoplasma da neurona presináptica. A regulación destes transportadores acontece xeralmente por fosforilación e modificación postraducional. Debido á súa importancia na sinlización neuronal, os transportadores de monoaminas están normalmente asociados cos fármacos usados para o tratamento de trastornos mentais así como con drogas recreativas. Os compostos que teñen como diana os transportadores de monoaminas van desde medicamentos como unha ampla variedade de antidepresores tricíclicos, inhibidores da recaptación de serotonina selectivos como a fluoxetina (Prozac) ata medicamentos estimulantes como o metilfenidato (Ritalin) e a anfetamina nas súas moitas formas (Adderall, Dexedrine) e derivados metanfetamina (Desoxyn) e lisdexamfetamina (Vyvanse). Ademais, drogas como a MDMA ("éxtase") e alcaloides naturais como a cocaína exercen os seus efectos en parte polas súas interaccións cos transportadores de monoaminas, ao bloquearen a limpeza que fan os transportadores da dopamina, serotonina, e outros neurotransmisores na sinapse.

 Tipos 
Hai varios tipos de transportdores de monoaminas localizados na membrana plasmática e todos pertencen á familia de transportadores de membrana neuronais específicos de substrato dependentes de Na+/Cl−. Son:

 Transportador de dopamina (DAT).
 Transportador de norepinefrina (NET).
 Transportador de serotonina (SERT).

 Función 
 Transportador de dopamina (DAT) 
O transportador de dopamina (DAT) é o responsable da captación dependente de Na+/Cl− de dopamina (DA) extracelular. Os DATs poden encontrarse no sistema nervioso central, onde están localizados na substancia negra e a área tegmental ventral. Tamén se encontran no sistema nervioso periférico, onde están localizados no estómago, páncreas, e tamén en linfocitos. Varias quinases foron asociadas á regulación do DAT, como a PKA, PKC, PI-3K, ERK1, ERK2, Akt, CaMKII, CDK5 e MAPK.

 Transportador de norepinefrina (NET) 

O transportador de norepinefrina (NET) é responsable da recaptación dependente de Na+/Cl− da norepinefrina (NE) extracelular. O NET pode tamén captar dopamina extracelular. Dentro do sistema nervioso central, o NET está localizado nas dendritas e axóns que se encontran tanto no hipocampo coma no córtex cerebral. Perifericamente, o NET pode encontrarse nas neuronas do sistema nervioso simpático periférico, a medula adrenal, os pulmóns, a placenta e o conduto deferente. A regulación do NET foi asociada con MAPKs, insulina, PKC e anxiotensina II.

 Transportdor de serotonina (SERT) 

O transportador de serotonina (SERT) é o responsable da recaptación dependente de Na+/Cl− de serotonina (5-HT) extracelular. No sistema nervioso central o SERT atópase localizado no córtex cerebral, nas rexións CA1 e CA3 do hipocampo, así como nos núcleos do rafe medio e dorsal. No sistema nervioso periférico o SERT localízase no tracto intestinal, glándulas adrenais, placenta, pulmóns e plaquetas . A expresión do SERT nas plaquetas utilízase para recapturar 5-HT do medio extracelular e usalo posteriormente para a activación das plaquetas. A regulación do SERT foi ligada á diminución aguda do Ca2+ intracelular, á inhibición da calmodulina, CaMKII, Src, proteína quinase activada por mitóxeno p38, PKC e á activación de NOS/GMPc.

 Estrutura e mecanismo 

miniatura|Estrutura cristalina do transportador de dopamina. As rexións extracelular, transmembrana e intracelular móstranse en cor turquesa, azul e rosa, respectivamente. Baseado na estrutura de Penmansta et. al. (Nature, 2013).
Os transportadores de monoaminas son membros do grupo de transportadores de mebrana neuronais específicos de substrato dependentes do Na+/Cl− pertencentes á familia do xene SLC6. Os transportadores de monoaminas son grandes proteínas integrais de membrana compostas por 12 dominios transmembrana conectados por bucles intracelulares e extracelulares. Os extremos NH2 e COOH terminais das proteínas transportadoras de monoaminas están localizados no citoplasma das células presinápticas. Todos os transportadores de monoaminas conteñen sitios para a fosforilación por proteína quinases feita pola proteína quinase dependente do AMPc, proteína quinase C (PKC) e proteína quinase dependente do Ca2+/calmodulina.

Os transportadores de monoaminas realizan a captación de monoaminas pola unión secuencial e cotransporte de ións Na+ e Cl−. O gradiente de concentración iónica xerado pola ATPase de Na+/K+ da membrana plasmática proporciona a forza impulsora para a captación de monoaminas mediada polo transportador. No caso dos transportadores de norepinefrina e serotonina transpórtanse á célula un ión Na+ e outro Cl− xunto cunha molécula de norepinefrina ou de serotonina (5-HT), respectivamente. No caso do transportador de dopamina transpórtanse dous ións Na+ e un Cl− xunto cunha molécula de dopamina. Cando se alteran os gradientes iónicos (increméntase o K+ extracelular ou diminúen o Na+ ou Cl− extracelulares) os transportadores poden funcionar á inversa, o que ten como resultado un efluxo neto de substratos e cara ao exterior da neurona.

Para volver a unha conformación orientada cara ao exterior da célula, o transportador de serotonina require o transporte de K+ intracelular. Non hai probas de que outros transportadores necesiten este requisito.

A fosforilación exerce un papel clave no funcionamento dos transportadores de monoaminas. Cando o transportador de serotonina é fosforilado pola vía dependente de PKC, prodúcese a internalización do transportador. A internalización do transportador de serotonina reduce a captación de serotonina (5-HT). Eventos de fosforilación similares ocorren nos transportadores de dopamina e norepinefrina, diminuíndo a capacidade das células de transportar monoaminas.

 Transportador de monoaminas (MAT)  Xene  Tamaño  Cromosoma humano Transportador de dopamina (DAT)  hDAT  620 aminoácidos  5p15.3 Transportador de serotonina (SERT)  hSERT  630 aminoácidos  17q11.2 Transportador de norepinefrina (NET)  hNET  617 aminoácidos  16q12.2

 Trastornos asociados e tratamentos 

Crese que os transportadores de monoaminas son factores que inflúen en varias condicións neurolóxicas debido ao seu papel na recaptación das monoaminas dopamina, norepinefrina (noradrenalina) e serotonina. Entre estas condicións están trastorno por déficit de atención con hiperactividade (TDAH), depresión, abuso de drogas, enfermidade de Parkinson, esquizofrenia e síndrome de Tourette. As probas que apoian esta crenza son que os transportadores de monoaminas, DAT, NET e SERT, son importantes sitios diana para fármacos terapéuticos usados no tratamento de trastornos do estado de ánimo. Utilízanse varios fármacos para tratar síntomas destas doenzas que bloquean os transportadores de monoaminas, o cal ten como resultado un incremento das monoaminas extracelulares. Ademais, sábese que os niveis de transportadores de monoaminas están alterados en moitas destas condicións psiquiátricas e neurolóxicas. Finalmente, propúxose que as variacións polimórficas nos xenes dos transportadores de monoaminas están asociados con condicións como a depresión e o TDAH.

 Trastorno por déficit de atención con hiperactividade (TDAH) 

Observouse que a hiperactividade, falta de atención e impulsividade no TDAH está relacionada co funcionamento anormal do trasnportador da dopamina (DAT) e a súa regulación. A hipofunción dopaminérxica no córtex frontal e os ganglios baisais é unha característica neurobiolóxica observada no TDAH. Os psicoestimulantes que potencialmente inhiben o DAT, como o metilfenidato e a anfetamina, son eficaces no tratamento do TDAH. O metilfenidato (Ritalin) inhibe tanto o DAT coma o NET, o cal ten como resultado un incremento da dopamina e norepinefrina extracelulares que poden rapidamente unirse ás células postsinápticas. O metilfenidato ten como diana o DAT funcionando como un inhibidor da recaptación non selectivo. O metilfenidato non é un inhibidor do SERT.

 Depresión 

Observouse que a patoloxía da depresión implica a disfunción dos circuítos de neurotransmisores monoamina no sistema nervioso central, especialmente de serotonina e norepinefrina. Os inhibidores da recaptación de serotonina selectivos (SSRIs) son os antidepresivos máis amplamente utilizados e entre eles están a fluoxetina (Prozac), o citalopram (Celexa) e a fluvoxamina (Luvox). Estes fármacos inhiben a recaptación de serotonina desde o espazo extracelular cara ao terminal sináptico ao inhibiren selectivamente o SERT. Observouse recentemente que a serotonina, norepinefrina e dopamina poden estar implicadas na depresión. Por tanto, fármacos como a venlafaxina e paroxetina están utilizándose como antidepresivos efectivos que inhiben selectivamente tanto o SERT coma o NET. O antidepresivo tricíclico desipramina é un fármaco antidepresivo que é un inhibidor relativamente selectivo da captación de norepinefrina. Estudos sobre a inhibición do NET correlaciónanse coa actividade antidepresiva.

 Esquizofrenia 

A regulación do NET está ligada á alteración da transmisión da dopamina e comportamentos típicos da esquizofrenia. A nisoxetina é un inhibidor do NET que reverte algúns dos comportamentos de tipo esquizofrénico. As actividades do NET regulan o equilibrio da norepinefrina e da dopamina. Ademais, para unha limpeza normal da dopamina cómpre un DAT funcional, o cal suxire que a disfunción do DAT pode contribuír á esquizofrenia.

 Psicoestimulantes 

O DAT é tamén a diana de varios "bloqueantes do DAT" como a anfetamina e a cocaína. Estes compostos inhiben a acción do DAT e, en certa medida, a doutros transportadores de monoaminas, mais os seus efectos están mediados por diferentes mecanismos.

Os transportadores de monoaminas son dianas establecidas de moitos axentes farmacolóxicos que afectan a función cerebral, como os psicoestimulantes cocaína e anfetamina. A cocaína e a anfetamina empregan diferentes mecanismos que en ambos os casos orixinan un incremento de monoaminas extracelulares ao diminuíren a recaptación. Os psicoestimulantes afectan principalente o DAT, aínda que hai un certo grao de inhibición no SERT e NET. Os grandes incrementos na dopamina sináptica teñen como resultado un aumento da estimulación de neuronas diana que se cre crean as sensacións provocadas pola cocaína.

 Cocaína 
Os efectos estimulantes e eufóricos da cocaína xéranse cando a cocaína inhibe a recaptación de dopamina polo DAT, o cal orixina un incremento de dopamina extracelular. A dopamina pode despois unirse máis doadamente ás neuronas, o cal sobreestimula as células. A cocaína é un inhibidor competitivo non selectivo dos transportadores de monoaminas, que comparte un mecanismo similar ao utilizado polo metilfenidato. A cocaína interacciona co DAT, SERT e NET, pero o comportamento e efectos reforzantes da cocaína dependen da súa inhibición do DAT e do incremento da dopamina extracelular.

 Anfetamina 
A diferenza da cocaína, a anfetamina entra na neurona postsináptica directamente a través da membrana neuronal ou a través de transportadores de monoaminas, competindo pola recaptación con outros neurotransmisores. Unha vez dentro, únese ao TAAR1 ou entra nas vesículas sinápticas a través do VMAT2. Cando a anfetamina se une ao TAAR1, reduce a taxa de emisión de impulsos do receptor postsináptico e desencadea a sinalización da proteína quinase A e proteína quinase C, o que ten como resultado a fosforilación do transportador. Despois, os transportadores fosforilados funcionan á inversa ou retíranse á neurona presináptica e deixan de transportar. Cando a anfetamina entra nas vesículas sinápticas a través do VMAT2, as monoaminas son liberadas no citosol.

 Historia da investigación 

O campo de investigación sobre os tansportadores de monoaminas empezou hai aproximadamente cinco décadas cos traballos de Julius Axelrod sobre os NETs. Axelrod acabou por recibir un premio Nobel por estas investigacións, que levaron ao descubrimento dos DATs e SERTs e das consecuencias asociadas coas interaccións de antidepresivos e psicoestimulantes coas proteínas transportadoras de monoaminas. Desde os estudos iniciais de Axelrod, a comprensión das propiedades farmacolóxicas e funcionais das proteínas transportadoras de monoaminas foi esencial para descubrir tratamentos terapéuticos para moitos trastornos mentais. Durante a década de 1990 varias técnicas de clonación usando transportadores de monoaminas serviron para dilucidar a estrutura xenética destas proteínas. En 1991 Susan Amara e os seus colegas determinaron a secuencia de aminoácidos do NET, descubrindo as súas semellanzas de código relativamente grandes coas do transportador de GABA.

Actualmente están realizándose investigacións para comprender como funcionan os transportadores de monoaminas e como son regulados observando os dominios funcionais e estruturais descubertos recentemente destas proteínas. Na última década grazas á posibilidade de distorsionar especificamente xenes dos transportadores de monoaminas en modelos animais así como as imaxes obtidas in vivo conseguíronse grandes progresos en estudos asociados con trastornos psiquiátricos e do movemento. Investigacións en marcha están tentando aclarar en que medida os cadoiros de quinases, as proteínas que interaccionas cos transportadores e a fosforilación contribúen á regulación dos transportadores de monoaminas.

180px|miniatura|16e, un inhibidor híbrido dos transportadores de monoaminas.

 Axentes que actúan sobre o transporte de monoaminas dobres e triplos (SNRIs e TRIs) 
Debaixo hai exemplos de fármacos que actúan directamente inhibindo simultaneamente dous ou máis transportadores de monoaminas. Os inhibidores da recaptación de serotonina-norepinefrina (SNRIs) actúan bloqueando tanto os SERTs coma os NETs. Os inhibidores de recaptación triplos (TRIs) actúan bloqueando os DATs, NETs e SERTs simultaneamente. A maioría dos fármacos antidepresivos modernos funcionan principalmente bloqueando os transportadores de recaptación. Os SSRIs como a fluoxetina (Prozac) e os SNRIs con venlafaxina son os principais tipos de fármacos que se administran no tratamento de primeira liña da depresión e ansiedade.

 PRC200-SS é un exemplo de SNRI.
 JNJ-7925476 é un exemplo de TRI.
 Híbridos nocaína-modafinil como 16e

Blough (2002) mostrou que os transportadores de monoaminas presentaban un "dominio de unión ao fenilo remoto"

 Notas 

 Véxase tamén 

 Outros artigos 
 Transportador de monoaminas vesicular (VMAT)
 Transportador de monoaminas da membrana plasmática (PMAT)
 Transportador de monoaminas extraneuronal (EMT)

Categoría:Transportadores de neurotransmisores
Categoría:Proteínas integrais de membrana