Pęcherzykowy transporter monoamin - Vesicular monoamine transporter

„VMAT” przekierowuje tutaj. W przypadku terapii łukiem z modulacją wolumetryczną patrz Radioterapia § Terapia łukiem z modulacją wolumetryczną (VMAT) .

Pęcherzykowego transportera monoamin (VMAT) jest białkiem transportowym zintegrowane błonie pęcherzyków synaptycznych w presynaptycznych neuronów . Działa na transport neuroprzekaźników monoaminowych – takich jak dopamina, serotonina, norepinefryna, epinefryna i histamina – do pęcherzyków, które uwalniają neuroprzekaźniki do synaps jako wiadomości chemiczne do neuronów postsynaptycznych. VMAT wykorzystują gradient protonów generowany przez V-ATPazy w błonach pęcherzyków do zasilania importu monoamin.

Leki farmaceutyczne ukierunkowane na VMAT mogą mieć zastosowanie w wielu schorzeniach, prowadząc do mnóstwa badań biologicznych. Zastosowania te obejmują nadciśnienie, uzależnienie od narkotyków, zaburzenia psychiczne, chorobę Parkinsona i inne zaburzenia neurologiczne. Wiele leków celujących w VMAT działa jako inhibitory i zmienia kinetykę białka. Wiele badań dotyczących wpływu zmienionych VMAT na systemy biologiczne wciąż trwa.

Izoformy

Dwie izoformy VMAT to:

Monoaminy

Monoaminy transportowane przez VMAT to głównie noradrenalina , adrenalina , dopamina , serotonina , histamina i aminy śladowe . Substraty egzogenne obejmują guanetydynę i MPP + .

Odkrycie

Badania VMAT rozpoczęły się w 1958 r. wraz z odkryciem pęcherzyków wydzielniczych przez Nils-Åke Hillarp . W latach 70. naukowcy, tacy jak Arvid Carlsson, dostrzegli potrzebę zrozumienia, w jaki sposób systemy transportowe i gradienty jonów działają w różnych organizmach, w celu zbadania nowych opcji leczenia, takich jak rezerpina. Naukowcy odkryli inhibitory, które blokowały wychwyt neuroprzekaźników do pęcherzyków, co sugeruje istnienie VMAT. Dekadę później narzędzia genetyki molekularnej udoskonaliły metody identyfikacji białek. Naukowcy wykorzystali te narzędzia do analizy sekwencji DNA i aminokwasów, odkrywając, że transportery w bakteriach i ludziach są bardzo podobne. To odkrycie zilustrowało znaczenie i uniwersalność transporterów. Transportery zostały po raz pierwszy zidentyfikowane strukturalnie przez klonowanie VMAT u szczurów. VMAT po raz pierwszy wyizolowano i oczyszczono w bydlęcych granulkach chromafiny, zarówno w postaci natywnej, jak i zdenaturowanej .

Lokalizacja

Istnieją dwa rodzaje VMATs wyrażane u ludzi: VMAT1 i VMAT2 . VMAT1 ulega ekspresji głównie w dużych pęcherzykach o gęstym rdzeniu (LDCV) obwodowego układu nerwowego. VMAT1 można znaleźć w komórkach neuroendokrynnych , zwłaszcza chromochłonnych i enterochromafinopodobnych granulki, które są w większości występujących w rdzeniu z nadnercza .

VMAT2 sprzyja ekspresji w różnych monoaminergicznych komórek w CNS , takich jak mózg, współczulnego układu nerwowego , komórki tuczne , oraz komórek zawierających histaminy w jelitach. Występuje również w komórkach beta trzustki. Wyraża się również płytki krwi .

VMAT2 jest również koeksprymowany w komórkach chromafinowych. Ekspresja dwóch transporterów w narządach wewnętrznych wydaje się różnić między gatunkami: tylko VMAT1 ulega ekspresji w komórkach rdzenia nadnerczy szczura, podczas gdy VMAT2 jest głównym transporterem w komórkach rdzenia nadnerczy bydła.

Struktura i funkcja

Atom wodoru z wnętrza pęcherzyka wiąże się, wywołując zmianę konformacyjną w transporterze
Zmiana konformacyjna wywołana wiązaniem atomu wodoru umożliwia wiązanie monoaminy z aktywnym miejscem transportu
Drugi atom wodoru wiąże się z wnętrza pęcherzyka do transportera, wywołując kolejną zmianę
Monoamina jest uwalniana wewnątrz pęcherzyka, a dwa atomy wodoru są uwalniane do cytozolu i proces transportu rozpoczyna się od nowa.

Obie izoformy VMAT, VMAT1 i VMAT2 są kwaśnymi glikoproteinami o masie cząsteczkowej około 70 kDa. Obie izoformy są białkami transbłonowymi z 12 domenami transbłonowymi (TMD).

VMAT działa w ładowaniu neuroprzekaźników dopaminy, serotoniny, histaminy, norepinefryny i epinefryny do pęcherzyków transportowych. Łącznie te neuroprzekaźniki są określane jako monoaminy. VMAT wykorzystuje ten sam mechanizm transportu dla wszystkich rodzajów monoamin. VMATs transportują monoaminy z cytozolu do pęcherzyków magazynujących o wysokim stężeniu. Pęcherzyki transportowe są uwalniane do przestrzeni między neuronami, zwanej szczeliną synaptyczną , gdzie przekazują wiadomość chemiczną do następnego neuronu. VMAT działają również w sortowaniu, przechowywaniu i uwalnianiu neuroprzekaźników i uważa się, że uczestniczą w ochronie tych neuroprzekaźników przed samoutlenianiem . Wiadomo również, że VMAT kontynuują modyfikację biochemiczną po obciążeniu niektórych neuroprzekaźników.

Pakowanie pęcherzyków wymaga dużego źródła energii do przechowywania dużej liczby neuroprzekaźników w małej przestrzeni pęcherzykowej w wysokich stężeniach. Transport VMAT opiera się na gradiencie pH i elektrochemicznym generowanym przez pęcherzykową H + -ATPazę dla tego źródła energii. Obecny model funkcji VMAT proponuje, że wypływ dwóch protonów przeciw gradiencie H + jest sprzężony z dopływem jednej monoaminy. Pierwszy wypływ H + generuje konformację transportera związaną z miejscem wiązania aminy o wysokim powinowactwie w fazie cytozolowej; drugi wypływ H + jest sprzężony z drugą dużą zmianą konformacyjną, która prowadzi do transportu amin ze strony cytozolowej do pęcherzyka, zmniejszając powinowactwo wiązania aminy.

Badania wskazują, że reszta aminokwasowa His419, zlokalizowana w domenie między TMD X i XI szczurzego VMAT1, odgrywa rolę w sprzężeniu energetycznym z transportem aminowym poprzez wspomaganie pierwszej zmiany konformacyjnej zależnej od protonów. Zaproponowano, że rezerpina (RES) hamuje VMAT poprzez interakcję z tą konformacją.

Analiza sekwencji genów VMAT wykazuje, że 4 reszty kwasu asparaginowego w środkowym regionie TMD I, VI, X i XI oraz jedna reszta lizyny w TMDII mają wysoce konserwatywne sekwencje genów, co sugeruje, że te reszty odgrywają kluczową rolę w strukturze i funkcji transportera. W szczególności uważa się, że reszty Lys 139 i Asp 427 tworzą parę jonową, która promuje oddziaływanie o wysokim powinowactwie z substratami i inhibitorami VMAT. Uważa się, że reszta Asp431 zlokalizowana w TMD XI jest krytyczna dla transportu amin, ale nie oddziałuje z wiązaniem RES; Uważa się, że ta pozostałość kończy cykl transportu substratu.

Kinetyka

VMATs mają stosunkowo niski Vmax , z szacowaną szybkością 5-20/s w zależności od podłoża. Wypełnianie pęcherzyków może ograniczać uwalnianie monoamin z neuronów przy wysokich szybkościach odpalania.

Specyficzne powinowactwo wiązania amin zależy od izoformy VMAT; Badania wskazują, że katecholaminy dopamina, norepinefryna i epinefryna mają trzykrotnie większe powinowactwo do wiązania VMAT2 niż do wiązania i wychwytu VMAT1. Imidazoloamina Histamina ma trzydziestokrotnie wyższe powinowactwo do VMAT2 w porównaniu z VMAT1 i uważa się, że wiąże się z innym miejscem niż inne monoaminy. W przeciwieństwie do katecholamin i histaminy, serotonina indoloaminowa (5HT) wiąże się z VMAT1 i VMAT2 z podobnym powinowactwem do obu izoform transportera.

VMAT1 ma niższą liczbę obrotów i niższe powinowactwo do większości substratów monoaminowych niż VMAT2. Może to wynikać z lokalizacji VMAT2 w ośrodkowym układzie nerwowym, co wymaga szybkiego powrotu do zdrowia po uwolnieniu neuroprzekaźnika w celu przygotowania się do kolejnego uwolnienia. Skuteczność wychwytu każdego substratu VMAT można uszeregować w kolejności wydajności w następujący sposób: serotonina, dopamina, epinefryna i norepinefryna.

Metamfetaminy zmniejszają Vmax, podczas gdy kokaina zwiększa Vmax odwracalnie w mózgu szczura.

Zahamowanie

Skutki hamowania VMAT zostały dogłębnie zbadane na modelach zwierzęcych. Zmutowane homozygotyczne myszy VMAT(-/-) poruszają się mało, słabo odżywiają się i umierają w ciągu kilku dni od urodzenia.

Dokładniej, hamowanie VMAT2 może powodować wzrost poziomów cytozolowych katecholamin. Może to spowodować wzrost wypływu katecholamin przez błonę plazmatyczną , zmniejszając stężenie katecholamin i powodując zwiększony stres oksydacyjny i uszkodzenie oksydacyjne neuronu.

Heterozygotyczne mutanty VMAT wykazują nadwrażliwość na amfetaminę , kokainę i MPTP (1-metylo-4-fenylo-1,2,3,6-tetrahydropirydynę), która jest substancją przyczynowo związaną z chorobą Parkinsona u gryzoni. Sugeruje to ochronną rolę VMATs przed stresem oksydacyjnym poprzez usuwanie takich substancji z cytozolu.

Inhibitory VMAT obejmują:

Wiążące Struktury Witryny

Powinowactwa i struktury wiążące ligand

Dwa znane miejsca wiązania inhibitorów VMAT obejmują miejsce wiązania rezerpiny (RES) i miejsce wiązania tetrabenazyny (TBZ) . Niektóre dowody sugerują, że te dwa miejsca mogą zachodzić na siebie lub mogą faktycznie istnieć jako dwie oddzielne konformacje tego samego miejsca wiązania. Inhibitory VMAT dzielą się na dwie klasy; te, które oddziałują z miejscem wiązania RES i te, które oddziałują z miejscem wiązania TBZ.

Rezerpina (RES), metoksytetrabenazyna (MTBZ) i lek Amiodaron wiążą się z konformacją miejsca wiązania RES. Tetrabenazyna (TBZ, zwana także Nitoman i Xenazine), Dihydrotetrabenazyna (DTBZOH), Ketanserin (KET) i lek Lobelina wiążą się z miejscem wiązania/konformacją TBZ. Wiadomo również , że amfetamina , metamfetamina i GZ-7931 oddziałują z VMAT2.

Powinowactwo inhibitora różni się w zależności od izoform VMAT. RES i KET mają wyższe powinowactwo hamujące do transportu 5HT za pośrednictwem VMAT2 niż do transportu VMAT1; TBZ wydaje się hamować wyłącznie VMAT2.

Uważa się, że reszty asparaginianu-33 i seryny-180, 181 i 182 biorą udział w rozpoznawaniu substratu; Te pozostałości interakcji z protonowaną grupę aminową oraz grupy hydroksylowej na katecholu lub indolu pierścieni.

Uważa się, że kokaina i metylofenidat (MPD, znany również jako Ritalin i Concerta) wchodzą w interakcję z VMAT2 w taki sposób, że powoduje przesunięcie białka VMAT2 „z frakcji związanej z błoną plazmatyczną do frakcji wzbogaconej w pęcherzyki, niezwiązanej z błoną”.

Miejsce wiązania rezerpiny

Zgodnie z powinowactwem wiązania katecholamin, rezerpina (RES) ma trzykrotnie wyższe powinowactwo do VMAT2 niż do VMAT1. Wiadomo, że miejsce wiązania RES jest hydrofobowe i uważa się, że przyczynia się to do powinowactwa wiązania liganda. Metamfetamina wiąże się z miejscem rezerpiny na VMAT.

Obecny model roboczy sugeruje, że RES i substrat wiążą się z jednym miejscem w modulowanej gradientem pH strukturze konformacyjnej transportera. Ta konformacja występuje po transporcie jednego protonu przez błonę i do pęcherzyka; transport protonowy kieruje miejsce rozpoznawania substratu ze światła do cytoplazmatycznej powierzchni pęcherzyka w celu RES i wiązania substratu. Metoksytetrabenazyna (MTBZ) może wiązać się z miejscem wiązania RES, na podstawie badań wskazujących, że RES znacząco hamuje wiązanie MTBZ. Uważa się również, że lek Amiodaron hamuje wychwyt pęcherzykowy monoamin poprzez wiązanie się z miejscem wiązania RES.

Miejsce wiązania tetrabenazyny

Uważa się, że tetrabenazyna (TBZ) i dihydrotetrabenazyna (DTBZOH) wiążą się z innym miejscem wiązania niż miejsce wiązania RES/substrat lub z inną konformacją miejsca wiązania RES/substrat. Uważa się, że to miejsce znajduje się na N-końcu , na podstawie badań przeprowadzonych na bydlęcym VMAT2. Tyrozyna-434 i asparaginian-461 są identyfikowane jako odpowiedzialne za oddziaływanie o wysokim powinowactwie TBZ, serotoniny i histaminy w VMAT2. W przeciwieństwie do metamfetaminy, amfetamina wiąże się z miejscem TBZ na hVMAT2.

W przeciwieństwie do hamowania rezerpiny, na hamowanie TBZ wpływają tylko bardzo wysokie stężenia monoamin; jednak pojedyncze wstrzyknięcia rezerpiny mogą hamować wiązanie TBZ. Ketanserin (KET) i lek Lobelina również wiążą się z konformacją miejsca wiązania TBZ.

Miejsca glikozolacji: zaciski połączone przez N i C

W macierzy pęcherzykowej na pętli między TMDI i TMDII istnieją trzy do czterech miejsc glikozolacji. W biologii macierz pęcherzyka odnosi się do materiału lub tkanki pomiędzy komórkami, w których osadzone są bardziej wyspecjalizowane struktury. Dwa z miejsc glikozylacji, N- połączony koniec glikozylacji i C- połączony koniec , są zlokalizowane w cytozolowej części pęcherzyka.

Największa zmienność genetyczna między VMAT1 i VMAT2 występuje w pobliżu końców N i C w fazie cytozolowej oraz w pętli glikozylowanej między domenami transbłonowymi I i II.

C-Terminus i cykl traffickingu VMAT

Uważa się, że kilka motywów zaangażowanych w cykl handlu VMAT jest zakodowanych na C-końcu. Motyw dileucine na C-końcu jest wymagane do VMAT2 endocytozy . Badania sugerują , że reszty kwasowe w motywie dileucynowym sortują VMAT2 od konstytutywnych pęcherzyków wydzielniczych do regulowanego szlaku wydzielniczego . Uważa się, że reszty hydrofobowe w motywie dileucynowym dalej łączą się z resztami kwasowymi jako pojedyncza jednostka, aby pomóc w sortowaniu VMAT2 do dużych pęcherzyków o gęstym przebiegu. Wiadomo, że kwaśne reszty glutaminianu znajdujące się powyżej motywu dileucynowego są ważne dla lokalizacji VMAT2 w dużych gęstych pęcherzykach rdzeniowych; te reszty są również konserwowane w VMAT1.

Ekspresja genetyczna i regulacja transporterów

Chociaż zarówno VMAT1, jak i VMAT2 są kodowane przez dwa różne geny , poszczególne sekwencje genetyczne wykazują wysoką homologię. Polimorfizmy w VMAT2, które wpływają na regulację i ekspresję ilościową, mogą stanowić genetyczne czynniki ryzyka choroby Parkinsona. Ponadto, specyficzny gen VMAT1 ( SLC18A1 ) ma kilka powiązanych polimorfizmów, które mają locus 8p21.3, który jest silnie powiązany z podatnością na schizofrenię .

Nadekspresja VMAT2 powoduje zwiększone wydzielanie neuroprzekaźnika po stymulacji komórek. Dane sugerują, że delecja genów VMAT2 nie wpływa na wielkość małych pęcherzyków o jasnym rdzeniu.

VMATs może być regulowane przez zmiany w transkrypcji , posttranskrypcyjnym modyfikacje, takie jak fosforylacji i mRNA łączenia z egzonów i pęcherzykowej inaktywacji transportu ułatwione przez heterotrimerycznych G białek . Uważa się, że granulki chromafiny zawierają te heterotrimeryczne białka G, które okazały się być regulatorami małych pęcherzyków o przezroczystym rdzeniu.

Specyficzna regulacja typu heterotrimerycznego białka G jest zależna od tkanki dla VMAT2; nie wiadomo, czy tak jest w przypadku VMAT1 . Heterotrimeryczne białko Gαo2 zmniejsza aktywność VMAT1 w komórkach rdzenia trzustki i nadnerczy , a aktywuje heterotrimeryczne białka G hamują aktywność VMAT2 w mózgu, niezależnie od tego, czy zlokalizowane są na małych pęcherzykach o przezroczystym rdzeniu, czy na dużych gęstordzeniowych pęcherzykach. Aktywowane heterotrimeryczne białko G Gαq reguluje w dół transport serotoniny za pośrednictwem VMAT2 w płytkach krwi, ale nie ma to miejsca w mózgu, gdzie Gαq całkowicie hamuje aktywność VMAT2. Chociaż dokładna ścieżka sygnalizacyjna dla regulacji VMAT za pośrednictwem białka G nie jest znana, ostatnio opisano, że zaangażowane białka G działają bezpośrednio na same VMAT.

Znaczenie kliniczne

Wykazano, że VMAT2 przyczynia się do wielu klinicznych zaburzeń neurologicznych, w tym uzależnienia od narkotyków, zaburzeń nastroju i stresu, a także choroby Parkinsona i choroby Alzheimera.

Choroba Parkinsona

Badania wskazują, że mRNA VMAT2 jest obecny we wszystkich grupach komórek uszkodzonych przez chorobę Parkinsona (PD); te odkrycia zidentyfikowały VMAT2 jako cel zapobiegania chorobie Parkinsona. Obecność VMAT2 nie chroni samodzielnie neuronów przed uszkodzeniem Parkinsona; jednak wykazano, że zmniejszenie ekspresji VMAT2 koreluje z podatnością na chorobę ParKINSONA i może to wynikać ze stosunku między transporterem dopaminy a VMAT2.

W oparciu o zrozumienie, że podwyższone poziomy cytozolowej dopaminy prowadzą do śmierci komórek dopaminergicznych w chP, wysunięto wniosek, że polimorfizmy regulatorowe w VMAT2 wpływają na ilościową ekspresję VMAT2 i mogą służyć jako genetyczny czynnik ryzyka chP. W szczególności, region promotora SLC18A2 dla genu VMAT2 został zidentyfikowany jako obszar, w którym kilka polimorfizmów tworzy odrębne haplotypy .

Zaburzenia nastroju

Badania z wykorzystaniem genetycznego modelu gryzoni w celu zrozumienia klinicznej depresji u ludzi sugerują, że zmiany genetyczne lub funkcjonalne VMAT2 mogą odgrywać rolę w depresji. Obniżone poziomy VMAT2 zidentyfikowano w określonych podregionach prążkowia zaangażowanych w kliniczną depresję, w tym w powłoce jądra półleżącego, ale nie w jądrze, w obszarze brzusznej nakrywki oraz w istocie czarnej pars compacta . Zmniejszonym poziomom białka VMAT2 nie towarzyszyły podobne poziomy zmian mRNA VMAT2. W oparciu o te odkrycia zaproponowano, że aktywność VMAT2 nie jest zmieniona na poziomie ekspresji genetycznej, ale raczej może być zmieniona na poziomie funkcjonalnym w sposób, który może korelować z depresją kliniczną.

Uzależnienie od narkotyków

Wiadomo, że wiele leków psychostymulujących wchodzi w interakcje z VMAT, w tym analogi amfetaminy, takie jak metamfetamina (METH), kokaina i ecstasy (MDMA). Zobacz sekcję Farmakologia tego artykułu, aby uzyskać więcej informacji na temat interakcji tych leków.

Farmakologia

Jak wspomniano powyżej, inhibitory VMAT mają tendencję do dzielenia się na dwie klasy; te, które oddziałują z miejscem wiązania RES i te, które oddziałują z miejscem wiązania TBZ.

Rezerpina , metoksytetrabenazyna i lek amiodaron wiążą się z konformacją miejsca wiązania RES .

Tetrabenazyna (oznaczone marką Nitoman i Xenazine), dihydrotetrabenazyna, ketanserin i lobelina leku wiążą się z miejscem wiązania /konformacją TBZ .

Wiadomo, że podstawione amfetaminy , w tym między innymi metamfetamina , a także kokaina , wchodzą w interakcje z VMAT2. Badania wskazują, że zarówno amfetamina, jak i kokaina działają na rzecz zwiększenia nieegzocytotycznego uwalniania dopaminy w określonych obszarach mózgu poprzez bezpośrednią interakcję z funkcją VMAT2.

Metamfetamina

VMAT jest głównym celem metamfetaminy . Badania wskazują, że podstawione amfetaminy, w tym metamfetamina, oddziałują z VMAT2 w miejscu/konformacji TBZ/DTBZOH. Działając jako konkurencyjny antagonista , metamfetamina blokuje zdolność komórek presynaptycznych do wykorzystywania VMAT do pakowania pęcherzyków.

Metamfetamina zmienia subkomórkową lokalizację VMAT2, co wpływa na dystrybucję dopaminy w komórce. Leczenie metamfetaminą przenosi VMAT2 z frakcji wzbogaconej w pęcherzyki do miejsca, które nie jest ciągłe w przypadku preparatów synaptosomalnych.

Wielokrotna ekspozycja na amfetaminę może zwiększyć mRNA VMAT2 w pewnych obszarach mózgu z niewielkim spadkiem lub bez spadku po odstawieniu leku.

Badanie przeprowadzone przez Sonsalla et al. pokazuje, że leczenie metamfetaminą zmniejsza wiązanie DHTBZ i pęcherzykowy wychwyt dopaminy. Inne badanie wykazało, że wielokrotne wysokie dawki metamfetaminy usuwały miejsca wiązania DTBZ z pęcherzyków.

Oprócz interakcji z miejscem wiązania TBZ/DTBZOH, niektórzy proponują, że podstawione amfetaminy, takie jak metamfetamina, zmniejszają wychwyt dopaminy ze względu na słabe właściwości zasad podstawionych amfetamin. Ta „hipoteza słabej podstawy” sugeruje, że analogi amfetaminy wnikają do komórki poprzez transport i dyfuzję lipofilową, a następnie dyfundują przez błonę pęcherzykową, gdzie akumulują się w pęcherzykach synaptycznych i równoważą gradient elektrochemiczny protonów w pęcherzyku, który napędza transport monoaminy przez VMAT. W ten sposób podawanie amfetaminy zapobiegałoby pęcherzykowemu wychwytowi DA przez VMAT i wyjaśniało odkrycie, że podawanie amfetaminy koreluje ze zmniejszonym uwalnianiem dopaminy z pęcherzyków i neurotoksycznym wzrostem wewnątrzkomórkowej dopaminy.

Kokaina

W przeciwieństwie do metamfetaminy, psychostymulant kokaina oddziałuje z VMAT2 w taki sposób, że mobilizuje pęcherzyki eksprymujące VMAT2, powodując przesunięcie białka VMAT2 z frakcji błony plazmatycznej (synaptosomalnej) do frakcji wzbogaconej w pęcherzyki, która nie jest związana z błoną synaptosomalną i nie zachowane w preparatach synaptosomalnych. Uważa się, że lek metylofenidat (oznaczony marką Ritalin i Concerta) oddziałuje z VMAT2 w podobny sposób.

Oprócz mobilizacji pęcherzyków eksprymujących VMAT2, wykazano, że kokaina zwiększa Vmax VMAT2 dla dopaminy i zwiększa liczbę miejsc wiązania DTBZ. Kokaina wykazano również w celu pozyskania synapsynę -zależną rezerwowej z zawierających dopaminę synaptycznych pęcherzyków, a tym samym oddziaływanie z pęcherzykowej cyklu rekrutacji do zwiększenia uwalniania dopaminy.

Krótkotrwała ekspozycja na kokainę zwiększa gęstość VMAT2 w korze przedczołowej i prążkowiu mózgów ssaków. Uważa się, że jest to mechanizm obronny przeciwko zubożającemu wpływowi kokainy na cytozolową dopaminę poprzez zwiększenie zdolności magazynowania monoamin . Przewlekłe używanie kokainy wiąże się ze zmniejszeniem immunoreaktywności VMAT2 oraz zmniejszeniem wiązania DTBZOH u ludzi.

Badania sugerują, że spadek białka VMAT2 w wyniku długotrwałego używania kokainy może odgrywać ważną rolę w rozwoju zaburzeń nastroju wywołanych przez kokainę .

MDMA

Psychostymulantem MDMA (popularyzacji jak ecstasy i XTC) wiadomo, że wpływa serotonergiczne neurony, ale wykazano, że hamują synaptosomów i pęcherzykowe wychwytu serotoniny i dopaminy, aby w przybliżeniu w tym samym stopniu , w warunkach in vitro . Badania in vivo wskazują, że krótkotrwała ekspozycja na MDMA powoduje krótkotrwałe zmniejszenie aktywności VMAT2, która ustępuje po 24 godzinach.

Obecne badania

Badania kliniczne

Genetyczne modele badawcze wykazały, że polimorfizmy w SLC18A1 i SLC18A2, genach kodujących odpowiednio białka VMAT1 i 2, mogą wiązać się z ryzykiem niektórych zaburzeń neuropsychiatrycznych;. jednak nie zidentyfikowano jeszcze żadnych konkretnych chorób jako bezpośrednio wynikających z mutacji genetycznej w genie SLC18, który koduje białka VMAT.

Wiele z obecnych badań związanych z VMAT dotyczy genetycznych podstaw zaburzeń neuropsychiatrycznych, ponieważ mogą na nie wpływać mutacje rodziny SLC18A.

Wiadomo, że neuron dopaminergiczny odgrywa kluczową rolę w uzależnieniu i nadużywaniu narkotyków, a potencjalna rola transportera dopaminy (DAT) została dobrze zbadana jako cel dla amfetaminy i kokainy. Obecne badania skupiają się na VMAT2 jako celu dla takich psychostymulantów. Zostało to omówione w sekcji Farmakologia tego artykułu. Zebrano kombinację dowodów obrazowych, neurochemicznych, biochemicznych, biologicznych komórek, genetycznych i immunohistochemicznych, aby zapewnić najbardziej aktualne, wszechstronne zrozumienie roli, jaką VMAT2 odgrywa w nadużywaniu i uzależnieniu od AMPH i kokainy poprzez neuroprzekaźnictwo aminergiczne.

Ponieważ VMAT są białkami błonowymi, informacje strukturalne są ograniczone, a naukowcy muszą jeszcze w pełni zrozumieć strukturę obu izoform . Potrzebne są dalsze badania w celu określenia struktury, a tym samym pełnej funkcji tych białek. Istnieją wstępne dowody na to, że gen VMAT1 może być powiązany z podatnością na schizofrenię , chorobę afektywną dwubiegunową i różne zaburzenia lękowe. Potrzebne są dalsze badania, aby potwierdzić te odkrycia i lepiej zrozumieć rolę VMAT w ośrodkowym układzie nerwowym .

W regionie kodującym VMAT zidentyfikowano wiele polimorfizmów pojedynczego nukleotydu (SNP) . Skutki niektórych z tych SNP to zmiana funkcji, struktury i regulacji VMAT. Dalsze badanie tych SNP jest wymagane w celu odróżnienia tego, czy mogą one być związane z niektórymi chorobami z podejrzeniem SNP - mutacji pochodzeniu.

Stwierdzono, że α-synukleina, białko cytozolowe znajdujące się głównie w presynaptycznych zakończeniach nerwowych, ma interakcje regulacyjne z transportem VMAT. Co więcej, mutacje obejmujące α-synukleinę powiązano z rodzinną chorobą Parkinsona . Potrzebne są dalsze badania, aby wyjaśnić, w jakim stopniu białka te modulują handel VMAT i czy mogą być wykorzystywane w celu zebrania większej ilości informacji na temat dokładnego mechanizmu powstawania zaburzeń, takich jak choroba Parkinsona , a zatem, w jaki sposób mogą być potencjalnie leczony.

Badania wykazały, że w synaptycznych błon , enzymów odpowiedzialnych za syntezę dopaminy , hydroksylazie tyrozynowej (TH) i dekarboksylazy aminokwasów aromatycznych (AADC) fizycznie i funkcjonalnie połączony z VMAT2. Początkowo sądzono, że synteza tych substancji i późniejsze ich pakowanie w pęcherzyki to dwa całkowicie odrębne procesy. Takie odkrycie może mieć wpływ na podejście do metod leczenia zaburzeń związanych z dopaminą , takich jak schizofrenia i choroba Parkinsona .

Badania na zwierzętach

Aktualne badania związane z VMAT wykorzystują myszy z nokautem VMAT2 do badania genetyki behawioralnej tego transportera w modelu zwierzęcym. Wiadomo, że nokauty VMAT2 są śmiertelne jako homozygoty, ale nokauty heterozygoty nie są śmiertelne i są wykorzystywane w wielu badaniach jako trwały model zwierzęcy. Aby uzyskać pełniejsze omówienie badań na zwierzętach VMAT2, zobacz dyskusje w następujących artykułach przeglądowych: (Lawal i Krantz, 2013),

Na podstawie myszy knockout i knockdown naukowcy odkryli, że w pewnych okolicznościach dobrze jest mieć nadekspresję lub niedoekspresję genów VMAT. Myszy są również wykorzystywane w badaniach nad narkotykami, badaniach szczególnych dotyczących wpływu kokainy i metamfetaminy na VMAT. Badania na zwierzętach skłoniły naukowców do pracy nad opracowaniem leków, które hamują lub wzmacniają funkcję VMAT. Leki hamujące VMAT mogą mieć zastosowanie w uzależnieniu, ale potrzebne są dalsze badania. Wzmocnienie funkcji VMAT może mieć również wartość terapeutyczną.

Bibliografia

Zewnętrzne linki

Dalsza lektura