РОЛЬ РИАНОДИНОВЫХ И IP3-РЕЦЕПТОРОВ В ГЕНЕРАЦИИ КАЛЬЦИЕВЫХ ОТВЕТОВ, ВЫЗЫВАЕМЫХ ТРИЦИКЛИЧЕСКИМИ АНТИДЕПРЕССАНТАМИ В НЕЙРОНАХ НЕОКОРТЕКСА КРЫСЫ
PDF

Ключевые слова

дезипрамин
амитриптилин
трициклические антидепрессанты
кальций
нейроны
IP3-рецепторы
рианодиновые рецепторы

Как цитировать

Бойков, С. И., Сибаров, Д. А., Карелина, Т. В., Шестакова, Н. Н., & Антонов, С. М. (2021). РОЛЬ РИАНОДИНОВЫХ И IP3-РЕЦЕПТОРОВ В ГЕНЕРАЦИИ КАЛЬЦИЕВЫХ ОТВЕТОВ, ВЫЗЫВАЕМЫХ ТРИЦИКЛИЧЕСКИМИ АНТИДЕПРЕССАНТАМИ В НЕЙРОНАХ НЕОКОРТЕКСА КРЫСЫ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 107(4-5), 629–640. https://doi.org/10.31857/S086981392104004X

Аннотация

Трициклические антидепрессанты, в частности, амитриптилин (ATL) и дезипрамин (DES), применяются в настоящее время для терапии депрессий и лечения хронических болей различного происхождения, важную роль в которых играют дисфункции NMDA- рецепторов. Известно влияние терапевтических концентраций ATL на кальций-зависимую десенситизацию NMDA-рецепторов, управляемую уровнем свободного кальция в цитоплазме. К тому же в кардиомиоцитах ATL и DES могут вызывать выброс кальция в цитоплазму из внутриклеточных депо за счет открывания каналов инозитол-3-фосфатных рецепторов (IP3R) и/или рианодиновых рецепторов (RyR). Данный аспект действия этих препаратов на нейроны остаётся плохо исследованным. На нейронах неокортекса крыс в первичной культуре ткани мы изучили зависимость кальциевого ответа на DES и ATL от активации IP3R и RyR эндоплазматического ретикулума и митохондрий. Кратковременные (30 с) парные (с интервалом 5 мин) аппликации 200 мкМ DES или 200 мкМ ATL вызывают в нейронах коры кальциевые ответы, не различающиеся по величине. Использование антагонистов RyR и IP3R показало, что ответы на ATL блокируются антагонистом IP3R – 2-APB (100 мкМ), а ответы на DES блокируются рианодином – антагонистом RyR (100 нМ). Поскольку в нейронах RyR и IP3R распределены не гомогенно, можно предполагать, что DES и ATL стимулируют высвобождение разных пулов депонированного кальция, сосредоточенных либо в разных сегментах ретикулума, либо в ретикулуме и митохондриях. Кроме того, ATL и DES, будучи каналоблокаторами NMDA-рецепторов, ингибировали вход кальция извне клетки через активированные NMDA-рецепторы. Учитывая высокие концентрации DES и ATL (более 100 мкМ), необходимые для стимуляции выброса депонированного кальция в нейронах, представляется маловероятным, что подобные эффекты проявляются при их терапевтическом действии. Тем не менее, обнаруженная специфичность DES и ATL в отношении RyR и IP3R соответственно может использоваться в качестве инструмента в экспериментальных целях.

https://doi.org/10.31857/S086981392104004X
PDF

Литература

Rico-Villademoros F, Slim M, Calandre EP (2015) Amitriptyline for the treatment of fibromyalgia: a comprehensive review. Expert Rev Neurother 15(10):1123–1150. https://doi.org/10.1586/14737175.2015.1091726

Obata H (2017) Analgesic Mechanisms of antidepressants for neuropathic pain. Int J Mol Sci 18(11):2483. https://doi.org/10.3390/ijms18112483

Russell JW, Zilliox LA (2014) Diabetic neuropathies. Peripheral Nervous System Disorders 1226–1240. https://doi.org/10.1212/01.CON.0000455884.29545.d2

Tatsumi M, Groshan K, Blakely RD, Richelson E (1997) Pharmacological profile of antidepressants and related compounds at human monoamine transporters. Eur J Pharmacol 340 (2–3):249–258. https://doi.org/10.1016/s0014-2999(97)01393-9

Cusack B, Nelson A, Richelson E (1994) Binding of antidepressants to human brain receptors: focus on newer generation compounds. Psychopharmacology 114 (4):559–565. https://doi.org/10.1007/BF02244985

Appl H, Holzammer T, Dove S, Haen E, Strasser A, Seifert R. (2012) Interactions of recombinant human histamine H1, H2, H3, and H4 receptors with 34 antidepressants and antipsychotics. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 385(2):145–170. https://doi.org/10.1007/s00210-011-0704-0

Tohda M, Urushihara H, Nomura Y. (1995) Inhibitory effects of antidepressants on NMDA-induced currents in Xenopus oocytes injected with rat brain RNA. Neurochem Internat 26(1):53–58. https://doi.org/10.1016/0197-0186(94)00101-y

Barygin OI, Nagaeva EI, Tikhonov DB, Belinskaya DA, Vanchakova NP, Shestakova NN (2017) Inhibition of the NMDA and AMPA receptor channels by antidepressants and antipsychotics. Brain Res 1660:58–66. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2017.01.028

Stepanenko YD, Boikov SI, Sibarov DA, Abushik PA, Vanchakova NP, Belinskaia D, Shestakova NN, Antonov SM (2019) Dual action of amitriptyline on NMDA receptors: enhancement of Ca-dependent desensitization and trapping channel block. Sci Rep 9(1):19454. https://doi.org/10.1038/s41598-019-56072-z

Lavoie PA, Beauchamp G, Elie R (1990) Tricyclic antidepressants inhibit voltage-dependent calcium channels and Na+-Ca2+ exchange in rat brain cortex synaptosomes. Can J Physiol Pharmacol 68: 1414–1418. https://doi.org/10.1139/y90-215

Belinskaia DA, Belinskaia MA, Barygin OI, Vanchakova NP, Shestakova NN (2019) Psychotropic drugs for the management of chronic pain and itch. Pharmaceuticals 12(2):99. https://doi.org/10.3390/ph12020099

Boikov SI, Sibarov DA, Antonov SM (2020) Ethanol inhibition of NMDA receptors in calcium-dependent and -independent modes. Biochem Biophys Res Commun 522(4):1046-1051. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2019.12.007

Sibarov DA, Abushik PA, Poguzhelskaya EE, Bolshakov KV, Antonov SM (2015) Inhibition of plasma membrane Na/Ca-exchanger by KB-R7943 or lithium reveals its role in Ca-dependent N-methyl-D-aspartate receptor inactivation. J Pharmacol Exp Ther 355(3):484–495. https://doi.org/10.1124/jpet.115.227173

Sibarov DA, Poguzhelskaya EE, Antonov SM (2018) Downregulation of calcium-dependent NMDA receptor desensitization by sodium-calcium exchangers: a role of membrane cholesterol. BMC Neurosci 19(1):73. https://doi.org/10.1186/s12868-018-0475-3

Janowsky DS, Byerley B (1984) Desipramine: an overview. J Clin Psychiatry 45 (10 Pt 2):3–9. PMID: 6384207

Sibarov DA, Antonov SM (2018) Calcium-dependent desensitization of NMDA receptors. Biochemistry (Mosc) 83(10):1173–1183. https://doi.org/10.1134/S0006297918100036

Zima AV, Qin J, Fill M, Blatter LA (2008) Tricyclic antidepressant amitriptyline alters sarcoplasmic reticulum calcium handling in ventricular myocytes. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 295(5):H2008–H2016. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00523.2008

Joshi PG, Singh A, Ravichandra B (1999) High concentrations of tricyclic antidepressants increase intracellular Ca2+ in cultured neural cells. Neurochem Res 24:391–398. https://doi.org/10.1023/a:1020937717260

Chopra N, Laver D, Davies SS, Knollmann BC (2008) Amitriptyline activates cardiac ryanodine channels and causes spontaneous sarcoplasmic reticulum calcium release. Mol Pharmacol 75 (1):183-195. https://doi.org/10.1124/mol.108.051490

Furuichi T, Kohda K, Miyawaki A, Mikoshiba K (1994) Intracellular channels. Curr Opin Neurobiol 4:294–303. https://doi.org/10.1016/0959-4388(94)90089-2

Mironova EV, Evstratova AA, Antonov SM (2007) A fluorescence vital assay for the recognition and quantification of excitotoxic cell death by necrosis and apoptosis using confocal microscopy on neurons in culture. J Neurosci Methods 163:1–8. https://doi.org/10.1016/j.jneumeth.2007.02.010

Han EB, Stevens CF (2009) Development regulates a switch between post- and presynaptic strengthening in response to activity deprivation. Proc Natl Acad Sci USA 106:10817–10822. https://doi.org/10.1073/pnas.0903603106

Ehrlich BE, Kaftan E, Bezprozvannaya S, Bezprozvanny I (1994) The pharmacology of intracellular Ca2+-release channels. Trends Pharmacol Sci 15:145–149. https://doi.org/10.1016/0165-6147(94)90074-4

Maruyama T, Kanaji T, Nakade S, Kanno T, Mikoshiba K (1997) 2APB,2-aminoethoxydiphenyl borate, a membrane-penetrable modulator of Ins(1,4,5)P3-induced Ca2+ release. J Biochem 122:498–505. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.jbchem.a021780

Saleem H, Tovey SC, Molinski TF, Taylor CW (2014) Interactions of antagonists with subtypes of inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3) receptor. Br J Pharmacol 171(13):3298–3312. https://doi.org/10.1111/bph.12685

Palade P, Dettbam C, Brunder D, Stein P, Hals G (1989) Pharmacology of calcium release from sarcoplasmic reticulum. J Bioenerg Biomembr 21:295–319. https://doi.org/10.1007/BF00812074

Bezprozvanny I, Ondrias K, Kaftan E, Stoyanovsky DA, Ehrlich BE (1993) Activation of the calcium release channel (ryanodine receptor) by heparin and other polyanions. Molec Biol Cell 4:347–352. https://doi.org/10.1091/mbc.4.3.347

Missiaen L, Callewaert G, De Smedt H, Parys JB (2001) 2-Aminoethoxydiphenyl borate affects the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor, the intracellular Ca2+ pump and the non-specific Ca2+ leak from the non-mitochondrial Ca2+ stores in permeabilized A7r5 cells. Cell Calcium 29 (2):111–116. https://doi.org/10.1054/ceca.2000.0163

Bilmen JG, Wootton LL, Godfrey RE, Smart OS, Michelangeli F (2002) Inhibition of SERCA Ca2+ pumps by 2-aminoethoxydiphenyl borate (2-APB). 2-APB reduces both Ca2+ binding and phosphoryl transfer from ATP, by interfering with the pathway leading to the Ca2+-binding sites. Eur J Biochem 269:3678–3687. https://doi.org/10.1046/j.1432-1033.2002.03060.x

Goto J, Suzuki AZ, Ozaki S, Matsumoto N, Nakamura T, Ebisui E, Fleig A, Penner R, Mikoshiba K (2010) Two novel 2-aminoethyl diphenylborinate (2-APB) analogues differentially activate and inhibit store-operated Ca2+ entry via STIM proteins. Cell Calcium 47:1–10. https://doi.org/10.1016/j.ceca.2009.10.004

Shimizu M, Nishida A, Yamawaki S (1993) Forskolin and phorbol myristate acetate inhibit intracellular Ca2+ mobilization induced by amitriptyline and bradykinin in rat frontocortical neurons. J Neurochem 61(5):1748–1754. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.1993.tb09812.x

Hayashi T, Su TP (2007) Sigma-1 receptor chaperones at the ER-mitochondrion interface regulate Ca2+ signaling and cell survival. Cell 131(3):596–610. https://doi.org/10.1016/j.cell.2007.08.036

Ryskamp DA, Korban S, Zhemkov V, Kraskovskaya N, Bezprozvanny I (2019) Neuronal Sigma-1 receptors: signaling functions and protective roles in neurodegenerative diseases. Front Neurosci 13:862. https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00862

Verkhratsky A (2005) Physiology and pathophysiology of the calcium store in the endoplasmic reticulum of neurons. Physiol Rev 85:201–279. https://doi.org/10.1152/physrev.00004.2004

Walton PD, Airey JA, Sutko JL, Beck CF, Mignery GA, Südhof TC, Deerinck TJ, Ellisman MH (1991) Ryanodine and inositol trisphosphate receptors coexist in avian cerebellar Purkinje neurons. J Cell Biol. 113(5):1145–1157. https://doi.org/10.1083/jcb.113.5.1145

Segal M, Vlachos A, Korkotian E (2010) The spine apparatus, synaptopodin, and dendritic spine plasticity. Neuroscientist 16:125–131. https://doi.org/10.1177/1073858409355829

Chen-Engerer HJ, Hartmann J, Karl RM, Yang J, Feske S, Konnerth A (2019) Two types of functionally distinct Ca2+ stores in hippocampal neurons. Nat Commun 10 (1):3223. https://doi.org/10.1038/s41467-019-11207-8

Fisar Z (2005) Interactions between tricyclic antidepressants and phospholipid bilayer membranes. Gen Physiol Biophys 24 (2):161-80. PMID: 16118470