Biogenic amines as regulators of mitochondrial functions: Roles of Agmatine

L’agmatina è un’amina è formata dalla decarbossilazione dell’arginina in una reazione catalizzata dall’arginina decarbossilasi ed è caratterizzata dalla presenza di due cariche a pH fisiologico. L’agmatina agisce sul metabolismo delle poliamine inibendo la ossido nitrico sintasi e attivando la spermidina/spermina acetiltransferasi e l’antizima dell’ornitina decarbossilasi. L’agmatina viene metabolizzata dall’agmatinasi formando urea e putrescina, suggerendo che sia un precursore delle poliamine. Viene trasportata agli organi da un meccanismo energia-dipendente e, un aumento della sua concentrazione, promuove l’induzione dell’apoptosi. L’agmatina e gli enzimi del suo metabolismo, arginina decarbossilasi e agmatinasi, così come i recettori imidazolinici I2, ai quali l’amina si lega, sono stati ritrovati nei mitocondri. Queste osservazioni e i risultati ottenuti in questi anni, durante il mio lavoro, evidenziano una stretta relazione tra agmatina e mitocondri. Lo scopo di questa ricerca è studiare l’azione dell’agmatina come regolatore delle funzioni mitocondriali e confrontarne gli effetti con quelli delle poliamine (ad esempio spermina), in mitocondri isolati da organi differenti di ratto: fegato, cervello e rene. La prima parte del lavoro riporta il trasporto dell’agmatina all’interno dei mitocondri e la caratterizzazione del sistema di trasporto. Vengono comparati i meccanismi di trasporto dell’agmatina nei mitocondri isolati dai diversi organi. Nella seconda parte viene riportata l’azione di quest’amina sull’induzione della transizione di permeabilità mitocondriale, di nuovo comparando gli effetti nei diversi organi ma anche con la spermina. L’amina ha un effetto protettivo contro il fenomeno in rene e cervello, mentre nel fegato il suo comportamento è duplice: induce a basse concentrazioni e protegge ad alte. Per spiegare tale differenza, si ipotizza la presenza di una specifica amino ossidasi nei mitocondri di fegato. Infine, nella terza parte, viene studiata la sintesi di agmatina tramite una reazione alternativa all’arginina decarbossilasi. La presenza di una reazione amidinotransferasica è stata riscontrata in mitocondri di rene di ratto e in un linea cellulare di tubulo prossimale. Vengono riportati anche i risultati relativi ad un primo step di purificazione. Queste osservazioni potrebbero correlare la sintesi di agmatina con un meccanismo per la regolazione della concentrazione di poliamine nelle cellule. In conclusione, i risultati ottenuti mettono in evidenza come l’agmatina agisca da regolatore fisiologico del contenuto di poliamine nella cellula piuttosto che comportarsi come un semplice precursore delle poliamine, come viene considerata da alcuni autori. Questa ricerca dimostra, inoltre, come i mitocondri siano importanti mediatori fisiologici di questo processo. Infatti, l’azione di quest’amina sulla transizione di permeabilità mitocondriale spiega i suoi effetti sulla proliferazione cellulare e sull’apoptosi.