BMC Pharmacology

Các vận chuyển neurotransmitter màng plasma chấm dứt quá trình truyền dẫn neurotransmitter bằng việc tái hấp thu các neurotransmitter đã được giải phóng. Các vận chuyển cho monoamine dopamin, norepinephrine và serotonin (DAT, NET và SERT) là mục tiêu của nhiều loại thuốc kích thích tâm thần phổ biến. Sức mạnh của các thuốc kích thích tâm thần trên các vận chuyển monoamine đã được nghiên cứu bởi nhiều phòng thí nghiệm khác nhau. Tuy nhiên, có nhiều sự khác biệt đáng kể trong dữ liệu đã báo cáo với sự khác biệt lên đến 60 lần. Thêm vào đó, sức mạnh của thuốc trên 3 vận chuyển monoamine từ chuột chưa được so sánh trong cùng một thí nghiệm hoặc bên cạnh các vận chuyển ở người. Cần có thêm các nghiên cứu và so sánh có hệ thống.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã so sánh sức mạnh của năm loại thuốc kích thích tâm thần trong việc ức chế DAT, SERT và NET của con người và chuột trong cùng một bối cảnh tế bào. Các giá trị K_I của cocaine trong việc ức chế 3 vận chuyển nằm trong khoảng hẹp từ 0.2 đến 0.7 μM. So với đó, methylphenidate ức chế DAT và NET ở khoảng 0.1 μM, trong khi nó ức chế SERT ở khoảng 100 μM. Thứ tự sức mạnh của amphetamine lần lượt là NET (K_I = 0.07–0.1 μM), DAT (K_I ≈ 0.6 μM), và SERT (K_I từ 20 đến 40 μM). Kết quả cho methamphetamine tương tự như những gì cho amphetamine. Ngược lại, một dẫn xuất amphetamine khác, MDMA (3–4 methylenedioxymethamphetamine), cho thấy sức mạnh cao hơn ở SERT so với DAT. Các vận chuyển ở người và chuột có độ nhạy tương tự nhau với từng loại thuốc đã thử nghiệm (các giá trị K_I nằm trong khoảng 4 lần).

Các nghiên cứu hiện tại và trước đây hỗ trợ các kết luận sau: 1) cocaine chặn tất cả 3 vận chuyển monoamine ở nồng độ tương tự nhau; 2) methylphenidate ức chế DAT và NET tốt nhưng cần nồng độ thuốc cao hơn gấp 1000 lần để ức chế SERT; 3) Amphetamine và methamphetamine có sức mạnh lớn nhất ở NET, trong khi yếu hơn từ 5 đến 9 lần ở DAT, và yếu hơn từ 200 đến 500 lần ở SERT; 4) MDMA có sự affinity rõ ràng cao hơn cho SERT và NET hơn cho DAT. Các sức mạnh tương đối của một loại thuốc trong việc ức chế DAT, NET và SERT cho thấy hệ thống neurotransmitter nào bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi từng loại kích thích này và do đó là cơ chế chính có thể của tác dụng thuốc.

Các isoform khác nhau của Cytochrome P450 (CYP) chuyển hóa các loại cơ chất (hoặc phân tử thuốc) khác nhau và làm cho chúng tan trong quá trình chuyển hóa sinh học. Do đó, số phận của bất kỳ phân tử thuốc nào phụ thuộc vào cách chúng được xử lý hoặc chuyển hóa bởi isoform CYP. Cần phải phát triển các mô hình để dự đoán đặc trưng cơ chất của các isoform chính của P450, nhằm hiểu liệu một loại thuốc cụ thể sẽ được chuyển hóa hay không. Bài báo này mô tả một phương pháp in-silico để dự đoán khả năng chuyển hóa của các isoform chính (ví dụ: CYP 3A4, 2D6, 1A2, 2C9 và 2C19).

Tất cả các mô hình được đào tạo và kiểm tra trên 226 phân tử thuốc đã được phê duyệt. Đầu tiên, 2392 đặc trưng phân tử cho mỗi phân tử thuốc đã được tính toán bằng cách sử dụng các phần mềm khác nhau. Thứ hai, 41 đặc trưng tốt nhất đã được chọn bằng cách sử dụng thuật toán tổng quát và thuật toán di truyền. Thứ ba, các mô hình QSAR dựa trên Support Vector Machine (SVM) đã được phát triển sử dụng 41 đặc trưng tốt nhất và đạt được độ chính xác trung bình là 86.02%, được đánh giá thông qua phương pháp kiểm tra chéo năm lần. Chúng tôi cũng đã đánh giá hiệu suất của mô hình trên một tập dữ liệu độc lập gồm 146 phân tử thuốc và đạt được độ chính xác trung bình là 70.55%. Bên cạnh đó, các mô hình dựa trên SVM đã được phát triển sử dụng 26 đặc trưng phân tử của Chemistry Development Kit (CDK) và đạt được độ chính xác trung bình là 86.60%.

Nghiên cứu này đã chứng minh rằng mô hình QSAR dựa trên SVM có thể dự đoán đặc trưng cơ chất của các isoform CYP chính với độ chính xác cao. Các mô hình này có thể được sử dụng để dự đoán isoform chịu trách nhiệm chuyển hóa một phân tử thuốc. Do đó, các mô hình này có thể được sử dụng để hiểu liệu một phân tử sẽ được chuyển hóa hay không. Điều này có thể phát triển các mô hình có độ chính xác cao để dự đoán đặc trưng cơ chất của các isoform chính bằng cách sử dụng các đặc trưng CDK. Một máy chủ web MetaPred đã được phát triển để dự đoán isoform chuyển hóa của một phân tử thuốc http://crdd.osdd.net/raghava/metapred/.

Các vận chuyển viên gắn ATP (ABC) bảo vệ các tế bào khỏi các chất độc hại không liên quan bằng cách bơm chúng qua màng cell. Trước đó, chúng tôi đã chỉ ra rằng nhiều vận chuyển viên ABC được biểu hiện cao trong các tế bào gốc huyết học (HSCs) so với các tế bào tiền thân đã được định hình hơn. Chữ ký biểu hiện vận chuyển viên ABC có thể đảm bảo bảo vệ suốt đời cho các HSCs nhưng cũng có thể giữ nguyên vẹn các tế bào gốc bằng cách loại bỏ các tác nhân kích thích sự phân hóa của chúng. Ở đây, chúng tôi đã nghiên cứu liệu các tế bào gốc không thuộc huyết học (không phải HSCs) có bộc lộ một chữ ký biểu hiện vận chuyển viên ABC tương tự như HSC hay không.

Các hồ sơ biểu hiện vận chuyển viên ABC được xác định trong các tế bào gốc không thuộc huyết học (không phải HSCs) từ nguồn phôi thai, sơ sinh và trưởng thành, cũng như trong nhiều loại tế bào máu trưởng thành khác nhau. Hơn 11.000 giá trị biểu hiện vận chuyển viên ABC cá nhân đã được tạo ra bởi Taqman Low Density Arrays (TLDA) để đạt được độ nhạy so với phản ứng chuỗi polymerase thời gian thực định lượng. Chúng tôi phát hiện rằng phần lớn các vận chuyển viên biểu hiện cao hơn đáng kể trong HSCs so với không phải HSCs. Hơn nữa, bất kể nguồn gốc của chúng, các tế bào không phải HSCs bộc lộ các hồ sơ biểu hiện vận chuyển viên ABC giống nhau một cách nổi bật, khác biệt với những hồ sơ trong HSCs. Tuy nhiên, các bộ vận chuyển viên đặc trưng cho các loại tế bào gốc khác nhau có thể được xác định, cho thấy chức năng hạn chế trong sinh lý tế bào gốc. Đáng chú ý, trong HSCs, chúng tôi không thể xác định bất kỳ vận chuyển viên nào duy nhất được biểu hiện ở mức cao rõ ràng so với tất cả các loại tế bào máu trưởng thành đã được nghiên cứu.

Các phát hiện này thách thức khái niệm rằng các vận chuyển viên ABC riêng lẻ tham gia vào việc duy trì sự toàn vẹn của tế bào gốc. Thay vào đó, một chữ ký biểu hiện vận chuyển viên ABC đặc trưng có thể là điều cần thiết cho chức năng của tế bào gốc. Việc biểu hiện cao của các vận chuyển viên cụ thể trong các tế bào không phải HSCs và các tế bào máu trưởng thành gợi ý về một chức năng chuyên biệt, phụ thuộc vào loại tế bào và cần có các thí nghiệm chức năng tiếp theo để xác định vai trò chính xác của chúng trong sinh lý (bệnh lý) tế bào.

Các chất ức chế dipeptidyl peptidase 4 (DPP4) có lợi ích lâm sàng đối với bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường loại 2 bằng cách làm tăng mức độ hormone incretin hạ glucose, chẳng hạn như peptide tương tự glucagon -1 (GLP-1), một peptide có chu kỳ bán hủy ngắn và được tiết ra khoảng 1 giờ sau bữa ăn. Vì các loại thuốc có mức độ liên kết kéo dài với mục tiêu của chúng đã được chứng minh là có tác dụng dược lý tối đa đồng thời giảm thiểu nồng độ thuốc, chúng tôi đã phát triển một chất ức chế phụ thuộc vào thời gian có chu kỳ bán hủy phân ly gần với thời gian của giai đoạn đầu tiên trong sự giải phóng GLP-1.

Saxagliptin và chuyển hóa tố hoạt động của nó (5-hydroxysaxagliptin) là các chất ức chế mạnh DPP4 ở người với tốc độ phân ly kéo dài từ vị trí hoạt động của nó (Ki = 1,3 nM và 2,6 nM, t_1/2 = 50 và 23 phút tương ứng ở 37°C). So sánh, cả vildagliptin (3,5 phút) và sitagliptin (<2 phút) nhanh chóng phân ly khỏi DPP4 ở 37°C. Saxagliptin và 5-hydroxysaxagliptin chọn lọc cho việc ức chế DPP4 so với các thành viên khác của họ DPP và một loạt các protease khác, và có độ mạnh và hiệu quả tương tự trên nhiều loài khác nhau.

Việc ức chế hoạt động DPP huyết tương được sử dụng như một biomarker trong các mô hình động vật và thử nghiệm lâm sàng. Tuy nhiên, hầu hết các chất ức chế DPP4 đều cạnh tranh với cơ chất và nhanh chóng phân ly khỏi DPP4; do đó, loại cơ chất, thể tích bổ sung và nồng độ cuối cùng của cơ chất trong các thử nghiệm này có thể làm thay đổi mức độ ức chế đo được. Chúng tôi cho thấy rằng không giống như một chất ức chế DPP4 phân ly nhanh chóng, sự ức chế hoạt động DPP huyết tương bởi saxagliptin và 5-hydroxysaxagliptin trong một thử nghiệm ex vivo không phụ thuộc vào nồng độ cơ chất khi cơ chất được bổ sung nhanh chóng vì saxagliptin và 5-hydroxysaxagliptin phân ly chậm khỏi DPP4, một khi đã gắn kết. Chúng tôi cũng cho thấy rằng nồng độ cơ chất rất quan trọng đối với các chất ức chế DPP4 phân ly nhanh chóng.

Saxagliptin và chuyển hóa tố hoạt động của nó là các chất ức chế DPP4 mạnh mẽ, chọn lọc, với sự phân ly kéo dài từ vị trí hoạt động của nó. Chúng cũng cho thấy sự ức chế kéo dài hoạt động DPP4 huyết tương ex vivo trong các mô hình động vật, điều này gợi ý rằng saxagliptin và 5-hydroxysaxagliptin sẽ tiếp tục ức chế DPP4 trong quá trình tăng nhanh các cơ chất in vivo.

Thụ thể γ-Aminobutyric acid loại A (GABA_A) cung cấp kiểm soát ức chế chính trong não. Đặc tính đa dạng của chúng có thể cho phép nhắm mục tiêu chính xác các tác động của thuốc đến các nhóm nơron đã chọn. Kỹ thuật lai ghép in situ sử dụng các mảnh não chuột đã tiết lộ sự biểu hiện độc đáo của các phiên bản mARN của tiểu phần thụ thể GABA_A ε và θ trong nhân lưng, nơi chúng được đi kèm ít nhất bởi các tiểu phần α3, α2, β1 và β3. Tại đây, chúng tôi đã nghiên cứu dược lý của các tiểu phần thụ thể α3β1, α3β1ε, α3β1θ và α3β1εθ được biểu hiện trong tế bào trứng Xenopus và so sánh chúng với các thụ thể có chứa tiểu phần γ2.

Oxide nitric (NO) là một tác nhân trung gian viêm, hoạt động như một chất độc tế bào và điều chỉnh phản ứng miễn dịch cũng như sự viêm nhiễm. Đường dẫn truyền tín hiệu kinase protein p38 (MAPK) được kích hoạt bởi căng thẳng hóa học và vật lý và điều tiết các phản ứng miễn dịch. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng đường dẫn MAPK p38 điều chỉnh sự sản xuất NO do kích thích viêm gây ra. Mục tiêu của nghiên cứu hiện tại là điều tra các cơ chế tham gia vào việc điều chỉnh tổng hợp NO có thể cảm ứng qua đường dẫn MAPK p38.

Các chất ức chế MAPK p38 là SB203580 và SB220025 đã kích thích sự biểu hiện của enzyme tổng hợp nitric oxide cảm ứng (iNOS) và sản xuất NO do lipopolysaccharide (LPS) gây ra ở các tế bào đại thực bào chuột J774.2. Sự gia tăng biểu hiện mRNA của iNOS có liên quan đến sự giảm phân hủy mRNA của iNOS. Sự điều trị bằng SB220025 cũng làm tăng hoạt động của kinase N-terminal c-Jun (JNK) do LPS gây ra. Đáng chú ý, ức chế JNK SP600125 đã đảo ngược hiệu ứng của SB220025 trên biểu hiện mRNA iNOS và sản xuất NO do LPS gây ra.

Các kết quả cho thấy rằng sự ức chế p38 MAPK bởi SB220025 dẫn đến tăng cường hoạt động JNK, điều này dẫn đến ổn định hóa mRNA iNOS, làm gia tăng biểu hiện iNOS và sản xuất NO.