Naukowcy opracowali nowatorską sondę fluorescencyjną, która precyzyjnie wykrywa serotoninakluczowy czynnik w diagnozowaniu i leczeniu depresji.
Sonda ta odróżnia serotoninę od podobnych cząsteczek i wyjaśnia jej obecność w komórkach, dostarczając nowego wglądu w mechanizmy depresji.
Obrazowanie serotoniny
Serotonina odgrywa kluczową rolę w diagnozowaniu, leczeniu i opracowywaniu leków na depresję. Zespół naukowców z Chin opracował bardzo czułą i selektywną sondę fluorescencyjną do obrazowania serotoniny. Ich wstępne wyniki opublikowano w czasopiśmie Angewandte Chemieobejmują ustalenia zarówno z modeli komórkowych, jak i zwierzęcych.
Depresja jest głównym problemem zdrowia publicznego na całym świecie. Obecne metody leczenia często okazują się niewystarczające, głównie dlatego, że mechanizmy leżące u podstaw depresji pozostają nieuchwytne. Ostatnie badania sugerują, że depresja to coś więcej niż tylko obniżony poziom serotoniny.
Postępy w fluorescencyjnym sondowaniu serotoniny
Aby zbadać rolę serotoniny w depresji, zespół kierowany przez Weiying Lin z Uniwersytetu Guangxi (Chiny) chciał opracować wysoce selektywną molekularną sondę fluorescencyjną. Problem polega na tym, że struktura i skład chemiczny serotoniny bardzo przypominają inne biomolekuły, takie jak melatonina i tryptofan. Jednak dokładne analizy ujawniły subtelne różnice w reaktywności. Zespół zaprojektował specjalną grupę reaktywną (3-merkaptopropionian), która może bardzo selektywnie reagować z serotoniną w drodze reakcji kaskadowej. Przyłączyli ten reaktywny element budulcowy do barwnika fluorescencyjnego (pochodnej dicyjanometylenobenzopiranu).
Mechanizm nowej sondy serotoninowej
Dołączenie „dodatku” początkowo powoduje „wyłączenie” sondy. Jeśli napotka serotoninę, jedna sekcja reaguje pierwsza (grupa SH reaktywnego elementu budulcowego wiąże się z podwójnym wiązaniem w serotoninie, reakcja kliknięcia tiolenu). Następnie, dzięki bliskości, powstaje drugie wiązanie (reakcja nukleofilowa pomiędzy grupą aminową w serotoninie a grupą karbonylową w reaktywnym bloku budulcowym). W rezultacie blok budulcowy zostaje usunięty z barwnika fluorescencyjnego i „włączy się” jego fluorescencja. Sonda selektywnie i z czułością wskazuje obecność serotoniny, nawet wewnątrz komórek.
Obserwacje z modeli komórkowych i zwierzęcych
Zespół wykorzystał sondę do zobrazowania linii komórek neuronowych, z których można przekształcić model depresji po podaniu kortykosteronu. Okazało się, że poziom serotoniny w komórkach normalnych i „depresyjnych” był prawie jednakowo wysoki. Jednakże komórki depresyjne były w stanie wydalić znacznie mniej serotoniny w odpowiedzi na stymulację. Podawanie obecnie stosowanych leków przeciwdepresyjnych (inhibitorów wychwytu zwrotnego serotoniny) nieznacznie zwiększało uwalnianie.
Implikacje dla leczenia depresji
Zgodnie z hipotezą, mTOR, biocząsteczka odgrywająca rolę w wielu komórkowych szlakach sygnałowych, może być powiązana ze zmniejszoną zdolnością do uwalniania serotoniny. Zespół zaobserwował, że w przypadku aktywatorów mTOR znacznie wzrosło uwalnianie serotoniny w komórkach depresyjnych, podczas gdy inhibitory mTOR zmniejszają uwalnianie serotoniny z normalnych komórek. Wszystkie wyniki można było potwierdzić w modelach neuronowych i mysich.
Te badania obrazowe sugerują, że poziom serotoniny w modelu depresji nie jest czynnikiem głównym. Zdolność neuronów do uwalniania serotoniny wydaje się znacznie ważniejsza. Zdolność ta silnie koreluje z aktywnością mTOR, co może wskazać drogę do postępu w leczeniu depresji.
Odniesienie: „Opracowanie sondy fluorescencyjnej o wysokiej selektywności w oparciu o reakcje kaskady nukleofilowej z kliknięciem tiolowym w celu zagłębienia się w mechanizm działania serotoniny w depresji” Lizhou Yue, Huawei Huang i Weiying Lin, 12 lipca 2024 r., Wydanie międzynarodowe Angewandte Chemie.
DOI: 10.1002/anie.202407308
