Systèmes de transport de la sérotonine et antidépresseurs

Résumé

Le transporteur de la sérotonine sodium-dépendant est associé à la membrane plasmatique des plaquettes et des terminaisons nerveuses sérotoninergiques et constitue le mécanisme physiologique d’inactivation de la sérotonine. Un déficit en sérotonine est associé à la pathophysiologie de la dépression, et il a été suggéré que des modifications du transporteur de la sérotonine pouvaient exister au moment des épisodes dépressifs. En particulier, le nombre de sites transporteurs pourrait être diminué sur les plaquettes sanguines de patients déprimés, et des résultats comparables ont été obtenus dans certaines régions du cerveau humain post-mortem. Les inhibiteurs tricycliques et nontricycliques de la capture de sérotonine sont des antidépresseurs efficaces. Cependant, il existe une période de latence de 2 à 3 semaines entre le début du traitement et l’effet thérapeutique maximal. C’est pourquoi les études consacrées aux propriétés biochimiques et à la caractérisation moléculaire du transporteur de la sérotonine sont d’un intérêt particulier. La capture de la sérotonine par le transporteur êeut être inhibée sélectivement par le citalopram, la paroxétine, l’indalpine, la fluoxétine et le SL 81 0385. Cet effet se traduit in vitro par une augmentation de la neurotransmission sérotoninergique comme on a pu le montrer pour la paroxétine et le SL 81 0385 sur la libération de sérotonine induite par stimulation électrique dans des coupes de cortex frontal humain. Les dérivés marqués inhibiteurs de la capture tels que l’imipramine-[³H], la paroxétine-[³H] et le citalopram-[³H] ont été utilisés comme ligands spécifiques pour caractériser le transporteur. Dans les expériences de dissociation de la liaison de la paroxétine-[³H] aux membranes de cortex cérébral de rat, le citalopram, l’indalpine, la fluoxétine, le SL 81 0385, l’imipramine et la sérotonine ont des valeurs de 1½ de dissociation similaires à celle obtenue pour la paroxétine. De plus, le SL 81 0385, la fluoxétine, l’imipramine et la sérotonine induisent une protection contre l’inactivation de la liaison de la paroxétine-[³H] par le N-éthylmaléimide aux membranes de cortex cérébral de rat. Ces résultats suggèrent que le domaine de liaison des inhibiteurs tricyliques et non-tricycliques de la capture de sérotonine correspond à un site d’exclusion mutuelle par rapport au site de reconnaissance du substrat. Le transporteur neuronal de la sérotonine des membranes de cortex cérébral de rat a été solubilisé et purifié par chromatographie d’affinité sur une résine agarose à laquelle un dérivé du citalopram a été fixé par liaison covalente. La liaison de la paroxétine-[³H] à la préparation purifiée est caractérisée par un K_d de 0.71 nM et un B_max supérieur à 1 962 pmol/mg de protéines. La purification du transporteur se traduit par un accroissement de plus de 3 000 fois de l’activité de la liaison de la paroxétine-[³H] par rapport à celle de la préparation membranaire initiale. Le profil pharmacologique de la liaison de la paroxétine-[³H] à cette préparation purifiée est préservé puisque les valeurs de K_i pour le citalopram, l’imipramine et la sérotonine sont respectivement de 19 nM, 80 nM et 3,5 μM, comparables aux K_i de ces composés sur la liaison de la paroxétine-[₃H] aux membranes de cortex cérébral de rat. La purification du transporteur ainsi obtenue est la première étape qui doit permettre d’analyser les propriétés fonctionnelles du transporteur au niveau moléculaire.

Summary

The sodium-dependent serotonin transport associated with plasmatic membranes of platelets or serotonin nerve terminals serves to inactivate the neurotransmitter and maintain low levels of transmitter in the synoptic cleft. It has been suggested that changes in serotonergic transmission could be linked to the pathophysiology of depression, and that modifications at the level of the serotonin transporter could exist during depressive episodes. A consistent decrease in the number of transporter sites has been reported in blood platelets from depressed patients, and similar results were also obtained in some regions of the post-mortem human brain. It is well established that tricyclic and nontricyclic serotonin uptake inhibitors are effective as antidepressant drugs, but a lag period of 2-3 wks is observed between the beginning of treatment and the clinical manifestation of therapeutic antidepressanl effects. Therefore, studies on biochemical properties and molecular characterization of the serotonin transporter are of particular interest. Serotonin uptake can be selectively inhibited by citalopram, paroxetine, indalpine, fluoxetine and SL 81 0385. Moreover, this inhibition by paroxetine and SL 81 0385 has been shown to induce an increase in the electrically-evoked in vitro release of [³H]-5-HT from slices of the human frontal cortex. Radioligand binding studies with [³H]-imipramine, [³H]-paroxetine and [³H]-citalopram have been used in recent years to characterize the serotonin transporter. In dissociation kinetics experiments of [³H]-paroxetine binding to rat cerebral cortical membranes, exposure to citalopram, indalpine, fluoxetine, SL 81 0385, imipramine as well as serotonin itself produced monophasic dissociation curves with t½ values of dissociation similar to that obtained for paroxetine itself. Moreover, SL 81 0385, fluoxetine, imipramine and serotonin can protect [³H]-paroxetine binding against N-ethylmaleiinide-induced inactivation. Combined, these results suggest that the substrate and the tricyclic and nontricyclie serotonin uptake inhibitors bind to the same (or at least overlapping) domains on the sodium-coupled serotonin transporter. The neuronal serotonin transporter has been solubilized from rat cerebral cortex membranes, and purified by affinity chromatography using an agarose gel to which a citalopram derivative had been covalently coupled. [³H]-paroxetine binding to a purified preparation gave a K_d value of 0.71 nM and a value of B_max greater than 1.962 pmoles/mg prot, corresponding to an enrichment of more than 3000-fold of [³H]-paroxetine binding activity compared to that of the parent membrane preparation. The binding of [³H]-paroxetine to this purified preparation was inhibited by citulopram, imipramine and serotonin with K_i values of 19 nM, 80 nM and 3.5 μM, respectively, thereby confirming that an extensive purification of the sodium-coupled serotonin transporter had been achieved. This purification of the 5-HT carrier protein is the first step which should ultimately permit a detailed insight into the molecular mechanisms operating in this transport process.