EFFECTS OF AN ANTIPSYCHOTIC AND A TRICYCLIC ANTIDEPRESSANT ON THE SODIUM AND POTASSIUM PUMP NA+,K+ -ATPASE: A FLUORESCENCE STUDY

• Main Author: ELMER AUGUSTO CUEVA GUEVARA
• Other Authors: SONIA RENAUX WANDERLEY LOURO
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2005
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=7636@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=7636@2

COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR === A bomba de sódio e potássio Na+,K+-ATPase é uma enzima que oscila entre duas conformações principais E1 e E2 durante o ciclo de transporte dos íons Na+ e K+ através de membranas. O esteróide cardiotônico ouabaína é um inibidor específico que se liga à enzima na conformação E2. A sonda fluorescente antroilouabaína (AO) apresenta incremento de fluorescência ao associar-se ao sítio de ouabaína da Na+,K+-ATPase. Várias drogas tricíclicas, incluindo o antipsicótico clorpromazina (CPZ) e o antidepressivo nortriptilina (NOR), inibem a atividade da Na+,K+-ATPase em concentrações clinicamente relevantes. No presente trabalho estudaram-se os efeitos de NOR e de CPZ sobre a fluorescência de AO associada a Na+,K+-ATPase. A nortriptilina aumentou a fluorescência de AO, tendo sido esse efeito dependente da concentração de droga e da conformação da enzima. Os resultados permitiram a obter a constante de associação NOR- Na+,K+-ATPase e sugeriram que essa associação tende a estabilizar a conformação E2. Já a clorpromazina em concentrações abaixo de 10 µM teve efeito desprezível sobre a fluorescência de AO. Irradiação com luz ultravioleta, no entanto, provocou reações foto-induzidas de CPZ com Na+,K+- ATPase que modificaram a cinética de formação dos produtos de fotodegradação de CPZ, como demonstrado através da fluorescência desses produtos. A foto-associação de CPZ com Na+,K+-ATPase alterou também a estrutura local do sítio de ouabaína, provocando aumento considerável do rendimento quântico e deslocamento do pico de fluorescência de AO. A fototoxicidade associada à CPZ indicou potencial para sua utilização em fotoquimioterapia. === The sodium and potassium pump Na+,K+ -ATPase is an enzyme that oscillates between two major conformations E1 and E2 during the ion transport cycle across membranes. The cardiotonic steroid ouabain specifically inhibits this enzyme by binding to the E2 conformation. The fluorescent label anthroylouabain (AO) presents increased fluorescence when binding to the ouabain site of Na+,K+ - ATPase. Tricyclic drugs such as the antipsychotic chlorpromazine (CPZ) and the antidepressant nortriptyline (NOR) inhibit Na+,K+ -ATPase activity at clinically relevant concentrations. In the present work the effects of NOR and CPZ on the fluorescence properties of AO-bound Na+,K+ -ATPase of electrocyte membranes from E. electricus were studied. Nortriptyline was found to increase the AO fluorescence in a concentration and conformation-dependent manner. The association constant between NOR and Na+,K+ -ATPase was obtained. The results suggested that the binding of NOR shifts the conformation equilibrium of the enzyme towards E2. CPZ, on the other hand, induced negligible fluorescence change up to 10 µM. Ultraviolet irradiation, however, provoked photo-induced reactions of CPZ with Na+,K+ -ATPase, which modified the kinetics of CPZphotodegradation, as demonstrated by the fluorescent products. The photolabeling of Na+,K+ -ATPase with CPZ also modified the local structure of the ouabain site inducing a blue shift and a considerable increase of the AO quantum yield. The results suggest that CPZ binds to Na+,K+ -ATPase and photolabels amino-acid residues near the ouabain binding site. The CPZ-associated phototoxicity pointed to its potential use in photochemotherapy.