Different behaviour of liver and brain mitochondria in Permeability Transition: role of biogenic monoamines

Le amine biologicamente attive sono una classe di composti sintetizzati negli organismi viventi da normali processi metabolici. Esse sono classificate come amine biogene: serotonina, agmatina, tiramina, istamina, dopamina, feniletilamina, triptamina e catecolamine, o poliamine : putrescina, spermidina e spermina. Le amine biogene possono agire come neurotrasmettitori e dimostrano altre funzioni fisiologiche in diversi organi. La degradazione di queste molecole è catalizzata dalle monoamino-ossidasi (MAO) A e B, isoenzimi localizzati sulla membrana esterna mitocondriale, che inducono una deaminazione ossidativa. Questa reazione porta alla produzione di perossido di idrogeno e delle corrispondenti aldeidi, che vengono poi ossidate ad acidi o ridotte ad alcoli o glicoli. In particolare, il perossido di idrogeno può innescare la formazione di altre specie reattive dell'ossigeno (ROS) e indurre danni mitocondriali e apoptosi. Considerando che le amine biogene possono subire queste reazioni cataboliche, i loro possibili effetti, o quelli dei loro prodotti di ossidazione, sono stati studiati sui diversi tipi di mitocondri. Lo scopo di questo studio è stato quello di studiare l'azione delle monoamine come regolatrici delle funzioni mitocondriali nei mitocondri isolati da differenti organi di ratto: fegato, cervello, cuore e reni. La prima parte del lavoro si concentra su l'azione di queste ammine sull'induzione di transizione di permeabilità mitocondriale. Esse producono un crollo del potenziale elettrico di membrana (ΔΨ) e una forte amplificazione dello swelling di mitocondri isolati di fegato (RLM), cuore (RHM) e reni (RKM) di ratto. Inoltre le amine ossidano i gruppi tiolici e i nucleotidi piridinici. Queste osservazioni supportano l'ipotesi che le monoamine siano amplificatrici della transizione di permeabilità mitocondriale (MPT), inducendo uno stress ossidativo, attraverso la generazione di H2O2. Quest’ultimo composto sembra essere, molto probabilmente, l'agente responsabile dell’induzione della MPT. Invece, nei mitocondri di cervello di ratto (RBM), le amine non amplificano lo swelling e non alterano il parziale calo di ΔΨ indotti dal Ca2+, nonostante i gruppi tiolici e i piridin nucleotidi vengano ossidati come nei RLM. Questi risultati ci hanno portato ad ipotizzare l'esistenza nei RBM di un meccanismo di apertura del poro di transizione diverso da quello presente negli altri tipi mitocondriali. Nella seconda parte dello studio è riportato il trasporto della serotonina nei mitocondri con la caratterizzazione del sistema di trasporto. Evidenze sperimentali suggeriscono che sia l’aldeide derivata dalle monoamine la possibile specie accumulata. Infine, nella terza parte del lavoro, al fine di definire meglio il processo che innesca la MPT nei RBM, abbiamo studiato il ruolo delle vie di trasmissione del messaggio, in particolare il possibile coinvolgimento di proteine tirosin fosforilate, anche in base al fatto che è stato riportato che questo tipo di mitocondri contiene Tyr-chinasi della famiglia Src. Abbiamo trovato, da un lato, che una serie di inibitori delle tirosin-chinasi non influenzano la MPT, mentre l’”Inhibitor Tyr-phosphatases Cocktail 2”, e il noto inibitore delle fosfatasi pervanadato riducono l'insorgenza di tale processo in parallelo con un aumento del livello P-Tyr di alcune proteine, in particolare, proteine di un apparente massa molecolare 160, 72 e 35 KDa. Esperimenti sono in corso per definire, prima di tutto, l'identità delle proteine fosforilate in tirosina coinvolte in questo processo e quindi le caratteristiche e il significato fisiologico di questo fenomeno. In conclusione i risultati ottenuti mostrano un ruolo importante delle monoamine nei mitocondri che dipende dai tipi di tessuto e dai loro specifici processi fisiologici. Inoltre sembrano essere coinvolti nel processo della MPT due diversi meccanismi. Nei RLM l'apertura del poro di transizione della permeabilità sembra richiedere l'ossidazione dei gruppi tiolici e l'amplificazione della MPT sembra dipendere dallo stress ossidativo indotto da specie reattive dell'ossigeno prodotte dall'ossidazione delle monoamine. Nei RBM l'apertura del poro sembra invece dipendere da due diversi meccanismi: oltre che dallo stress ossidativo anche dalla fosforilazione tirosinica di alcune proteine sulla cui natura si sta attualmente indagando.