1.1 As possíveis fontes fisiológicas de nucleotídeos e nucleósidos
ATP e outros nucleotídeos descritos tratam tanto os receptores metabotrópicos (P2Y) como os ionotróficos (P2X). Os receptores P2X subunidades (P2X1-P2X7) formam canais de catiões liga-agregados, como homomultimers ou heteromultimers. As subunidades P2X3 contribuem para o caminho de permeabilidade iônica unindo os campos de cada subunidade. P2X3R tem a menor permeabilidade relativa de Ca2+ da família registrada. P2X7, além dos canais catiônicos, está associado a conter grandes poros citolíticos; que são encontrados em macrófagos e células microgliais cerebrais. Os receptores P2Y podem ativar ou inibir a adenilato ciclase de acordo com o subtipo e, consequentemente, o tipo de proteína G acoplada. Aparece adenilato ciclase e especialmente para a inibição do canal Ca2+. Os receptores P2Y se formam como um subconjunto de receptores ligados à proteína G; a maior parte acasala com a fosfolipase C através da proteína G, mas também ocorre a inibição dos canais adenilato ciclase e Ca2+ tipo N e a ativação dos canais K+. Os receptores P2Y expressos são geralmente distinguidos farmacologicamente pela ordem de classificação dos agonistas; alguns preferem pirimidina a purina. Vários receptores P2Y têm uma distribuição tecidual muito comum. As estruturas moleculares de ATP e BzATP são mostradas na Figura 1.
Figure 1.
Estruturas moleculares de ATP e BzATP .
Nucleotídeosdenina inibem o isoproterenol e o acúmulo cíclico de AMP induzido por forskolin nas células de glioma de rato C6-2B. Esta inibição ocorre na presença de um inibidor de fosfodiesterase. Os nucleotídeos de adenina não causaram efeitos nas medidas da atividade direta da fosfodiesterase em células intactas. O pré-tratamento das células de glioma C6-2B com a toxina pertussis bloqueou os efeitos inibidores dos agonistas receptores P2Y-purinérgicos. Vários análogos ATP e ADP produziram uma ordem de potência (2-metiltioadenosina 5′-trifosfato> ou = 2-metiltioadenosina 5′-difosfato > adenosina 5′-O-(2-tiodifosfato) > 2-cloro-adenosina ADP = adenosina 5′-O-(3-tio- trifosfato) > ATP > UTP) esperado de uma activação do receptor P2Y-purinérgico; e os agonistas dos receptores P2X-purinérgicos, alfa, beta-metilenadenosina 5′-trifosfato e beta, gama-metileno-adenosina 5′-trifosfato não tiveram efeito. A atividade da fosfolipase C ocorre em resposta à ativação do receptor P2-purinérgico em muitos tecidos-alvo, portanto os efeitos dos agonistas do receptor P2Y no acúmulo de fosfato inositol foram medidos nas células C6-2B. Não foram encontradas evidências para a regulação do receptor P2Y-purinérgico mediado pelo metabolismo lipídico do inositol em condições onde a activação do receptor colinérgico muscarínico ou AIF4 aumentou o acúmulo de fosfato inositol. Estes resultados indicam que um subtipo de receptor P2-purinérgico com características de sinalização diferentes está presente nas células de glioma de rato C6-2B. Embora este receptor exprima as propriedades farmacológicas gerais de um receptor P2Y-purinérgico ligado à fosfolipase C, pode representar um subtipo único de receptor porque inibe a adenilicliclase .
Purinas foram consideradas limitadas ao compartimento intracelular no qual foram utilizadas para o processamento de energia, síntese de ácido nucleico e um grande número de reacções bioquímicas. Karl Lohmann isolou o ATP, que é a principal moeda de energia intracelular, em 1929. Entretanto, adenosina e adenosina trifosfato (i) são componentes bioquímicos abundantes do microambiente tumoral, (ii) são fortes moduladores das respostas das células imunes e liberação de citocinas, e (iii) são atores-chave na interação hospedeiro-tumor. Além disso, ambos os nucleotídeos afetam diretamente o crescimento das células tumorais. A adenosina é um potente imunossupressor (principalmente eficaz nos receptores A2A) e um modulador de crescimento celular (principalmente eficaz nos receptores A3). O ATP é um agente pró-inflamatório (eficaz em P2Y1, P2Y2, P2Y4, P2Y6 e P2Y12 e nos receptores P2X4 e P2X7), um imunossupressor (eficaz em P2Y11) e um promotor de crescimento (eficaz em P2Y1, P2Y2 e P2X7). Esta complexa rede de sinalização produz um número de respostas inibitórias e estimulantes que afetam a função celular imunológica, crescimento tumoral e disseminação metastática.
Receptores purinérgicos, representados por muitas famílias, são os receptores mais abundantes nos organismos vivos, possivelmente ocorrendo nos estágios iniciais da evolução. A sinalização purinérgica nos sistemas nervoso periférico e central é um campo em rápida expansão. O exame desses receptores possibilita o desenvolvimento de estratégias terapêuticas para esses distúrbios com novos mecanismos de ação, incluindo condições purulentas, patogênicas, incluindo dor, trauma, isquemia, epilepsia, enxaqueca, distúrbios psiquiátricos e dependência de drogas .
Em concentrações micromolares/nanomolares, o trifosfato de adenosina extracelular (ATP) tem demonstrado produzir alterações funcionais significativas em uma grande variedade de tipos de células normais e transformadas. Embora o ATP possa ser especificamente liberado do citosol das células danificadas, ele também é embalado em algumas vesículas/grânulos exocitóticos contendo neurotransmissores e hormônios convencionais. Várias respostas biológicas ao ATP são mediadas por vários receptores de superfície celular P2-purinérgicos ativados na ligação de ATP e outros nucleotídeos. Estudos fisiológicos, bioquímicos e farmacológicos recentes mostraram que existem múltiplos tipos de subtipos de receptores de ATP. Estes incluem: (1) receptores ATP ligados à proteína G que induzem hidrólise de inositol fosfolipídeo, Ca2 + mobilização e ativação da proteína quinase C; (2) receptores ATP que ativam diretamente canais catiônicos não seletivos nas membranas plasmáticas de vários tipos de células e (3) receptores ATP capazes de produzir respostas citotóxicas ou de ativação em linfócitos T e outras células efetoras imunológicas por indução rápida de poros da membrana superficial permeáveis a íons e metabólitos endógenos (com pesos moleculares até 900 Da). Além destes critérios funcionais, estes subtipos de receptores ATP padrão podem ser farmacologicamente distinguidos pela potência característica para vários análogos ATP estruturalmente modificados .
Nucleotídeos intracelulares desempenham um papel fundamental e ubíquo no metabolismo energético, síntese de ácidos nucléicos e regulação enzimática. É amplamente compreendido que os nucleotídeos extracelulares e os nucleósidos realizam importantes acções biológicas em muitos tecidos e células . Os GLUTs (facilitam o transporte da glicose para as células), SGLTs (facilitam a reabsorção da glicose de volta à circulação) e KATP (canais de potássio sensíveis ao ATP) os sensores metabólicos desempenham um papel importante na homeostase e no metabolismo da glicose no corpo e em muitos órgãos específicos (por exemplo, intestino, pâncreas, coração, músculo esquelético e cérebro) .
KATP ligam sinais metabólicos à excitabilidade celular e desempenham um papel importante em muitos tecidos, incluindo regulação da secreção de insulina, controlo do tónus vascular e protecção dos neurónios e músculos contra a isquemia. Os canais KATP são complexos octamericanos que consistem em quatro receptores de sulfonilureia (SUR.x) e quatro canais de potássio retificadores internos (Kir6.x). Eles são regulados por ATP e ADP intracelular. Enquanto o ATP inibe a atividade do canal, o ADP antagoniza o efeito inibitório do ATP na presença de Mg2+ e estimula a atividade do canal. Estas propriedades de porta são essenciais para que este canal detecte alterações metabólicas nas células. Assim, nas células do pâncreas β, a relação / aumenta em resposta ao aumento dos níveis de glicose no sangue, levando ao fechamento do canal KATP, despolarização da membrana, ativação dos canais de Ca2+ em tensão e liberação de insulina. Entretanto, quando os níveis de glicose no sangue estão baixos, a / razão diminui, os canais de KATP são abertos e a secreção de insulina diminui .
Os canais catastróficos no pâncreas são ativados da seguinte forma; no caso de aumento do nível de glicose nas células β, a razão intracelular de ATP para ADP também aumenta, levando ao fechamento do canal de KATP, despolarização das células e liberação de insulina .
O fluxo K′(K + ) sensível ao P é regulado por proteínas de ligação GTP (proteínas G), mas as vias que combinam o receptor, proteína G e canal não são identificadas. A regulação da corrente de tolbutamida-sensível K′ nos miócitos ventriculares neonatais de ratos é determinada. Os canais K + (K + ) sensíveis a ATP ativados estão presentes nas células quando os níveis intracelulares de ATP diminuem. Os níveis de ATP intracelular são encontrados quando os níveis de ATP intracelular são reduzidos na célula, músculo esquelético intracelular, cérebro e pâncreas. Pouco se sabe sobre a função dos canais de K + nas células cardíacas, embora seu importante papel no controle da secreção de insulina das células P pancreáticas tenha sido bem estabelecido. Quando farmacologicamente ativados, esses canais reduzem muito a duração do potencial de ação e têm sido propostos para serem responsáveis pelo encurtamento do potencial de ação em músculos isquêmicos metabolicamente perigosos. No entanto, a concentração de ATP na casta metabolicamente bloqueada permanece acima do nível, o que impede os canais nas manchas da membrana excisada. Uma possível explicação para esta discrepância é que a sensibilidade ATP dos canais pode ser modulada por mecanismos intracelulares .
Canais K+ sensíveis ao ATP, chamados canais KATP, fornecem uma ligação entre o metabolismo celular e a atividade elétrica da membrana em vários tecidos. As isoformas dos canais são alvos de compostos que estimulam e inibem sua atividade, resultando em hiperpolarização e despolarização da membrana, respectivamente. A musculatura lisa vascular e a estimulação da secreção de insulina são exemplos para estas situações acima. Os agonistas da adenosina e os abridores do canal de potássio sensível ao ATP (KATP) foram relatados para limitar o tamanho do infarto (EI) . Os canais de potássio sensíveis ao ATP (KATP) estão bem definidos no coração, esqueleto e músculo liso, células pancreáticas, hipófise, sistema nervoso central e periférico, tanto eletrofisiologicamente como farmacologicamente. As atividades e, portanto, as várias funções celulares são controladas pelo metabolismo celular. Em geral, acredita-se que as mudanças no ATP (causando o fechamento do canal) e no MgADP (ativação do canal) têm um metabolismo duplo para a atividade do canal 6. É descrito que a localização celular de duas transcrições de mRNA que se espera que gere canais K+ sensíveis ao ATP no cérebro murino. Há evidências de que o canal KATP em células pancreáticas é composto de um Kir6.2 e um complexo de subunidades SUR1. Canais de KATP com características similares (tipo I) têm sido descritos em vários neurônios, incluindo aqueles com córtex cerebral, nigra básico, caudato e hipocampo .
A maioria das células tumorais e todas as células imunes expressam receptores de membrana plasmática para nucleosídeos extracelulares (adenosina) e nucleotídeos (ATP, ADP, UTP, UDP e açúcar UDP). O microambiente tumoral é caracterizado por uma concentração anormalmente elevada de ATP e adenosina. A adenosina é um importante determinante do ambiente do tumor imunossupressor. A hidrólise seriada de ATP extracelular catalisada por CD39 e CD73 é a principal via de formação da adenosina no interstício do tumor. O ATP extracelular e o molde de adenosina são ambas respostas do hospedeiro e do tumor. Dependendo do receptor específico ativado, as purinas extracelulares intermediam a imunossupressão ou imunoestimulação do lado do hospedeiro e a estimulação do crescimento do lado do tumor ou citotoxicidade. Desenvolvimentos recentes nesta área fornecem a chave para decifrar este cenário complexo, utilizando os benefícios potenciais da terapia. Os dados pré-clínicos indicam que o direcionamento para a via produtora de adenosina ou receptores adenosinérgicos atenua a imunossupressão e inibe fortemente o crescimento tumoral. Por outro lado, o crescimento de tumores experimentais é fortemente inibido ao visar o receptor do cancro selectivo P2X7 ATP e as células imunitárias. O papel das purinas extracelulares (sinalização purinérgica) atua na interação hospedeiro-tumor e destaca novas opções de tratamento dos recentes avanços. Existe agora um consenso de que o ATP e a adenina são os principais componentes do microambiente tumoral (TME), no qual o TME afeta o crescimento tumoral, as funções das células imunes e a interação tumor-hospedeiro de diferentes maneiras. Em vista da observação generalizada de que muitos tumores malignos superexpressam vários subtipos de P1R ou P2R, uma abordagem simples exigiria uma focalização nestes receptores com receptores seletivos para suprimir o crescimento do receptor tumoral. Na mesma linha de interferência, as enzimas envolvidas no metabolismo dos nucleotídeos e nucleósidos extracelulares (CD39, CD73 e adenosina deaminase) são visualizadas. Embora a eficácia de vários modelos pré-clínicos simples tenha sido comprovada, esta abordagem simples é claramente muito pura. P1Rs, P2Rs e ATP/adenosina são expressos juntamente com células imunoestimuladoras e estromais hospedeiras, que têm funções muito importantes para a formação do complexo hospedeiro integrado ao redor do tumor. A seleção cuidadosa do receptor purinérgico candidato em combinação com moduladores de vias adenosinérgicas extracelulares pode permitir a inibição do crescimento de células tumorais e concomitantemente aumentar a resposta do hospedeiro anti-tumor. Este agente anti-cancerígeno fornecerá uma arma adicional poderosa para tratamentos combinados .
Nucleotídeos e seus receptores estão surgindo como atores potenciais na interação hospedeiro-tumor, tais como novos e importantes moduladores inflamatórios e imunomoduladores. Um grande número de receptores P2 e P1 expressos por tumores e células inflamatórias com diferentes afinidades ligandas para os subtipos de receptores P2 e P1 são modulados por fatores locais obtidos a partir de ectonucleotídeos e ADA na concentração de nucleotídeos e adenosina. Os dados in vivo apoiam a evidência in vitro de que a redução da concentração intratumoral de adenosina e o direccionamento do receptor P2X7 têm um potente efeito antitumoral. Portanto, a investigação da sinalização purinérgica no câncer abre perspectivas promissoras para o desenvolvimento de terapêuticas inovadoras .
A sinalização purinérgica tem sido focada na resposta imune associada ao tumor; nucleotídeos e nucleósidos têm fortes efeitos diretos sobre as próprias células tumorais. A estimulação dos receptores P2Y (P2Y1 e P2Y2) promove o crescimento, portanto, dependendo dos subtipos de receptores P2Y expressos, o acúmulo de ATP no microambiente tumoral é susceptível de promover o crescimento tumoral. Além dos receptores P2Y, o P2X7 desempenha um papel no crescimento do tumor. É uma observação de longa data que a maioria dos tumores malignos sobreexpressa o P2X7 . É sabido que este receptor medeia uma forte resposta citotóxica . Portanto, o motivo pelo qual um tumor deve exercer uma pressão excessiva sobre um receptor “suicida” é determinado. No entanto, a citotoxicidade é mais comumente desencadeada por doses farmacológicas (ou seja, quase milimolares) de ATP. Em contraste, a ativação de P2X7 pelo ATP liberado endogenamente produz um efeito trófico, promotor de crescimento .
Nucleotídeos e nucleósidos nas atividades de limpeza mucociliar da superfície das vias aéreas (CCM), o mecanismo de defesa natural primário que remove partículas estranhas e patógenos das superfícies das vias aéreas. Estes efeitos nas vias aéreas são mediados principalmente por dois subtipos de receptores purinérgicos, o receptor ATP/UTP-sensing P2Y2 acoplado ao Gq e o receptor adenosina A2b conjugado ao Gs. A ativação do receptor A2b resulta na ativação cíclica dependente de AMP do canal Cın1 do regulador de fibrose cística transmembrana (CFTR) e na estimulação da freqüência do pulso ciliar. A ativação agonista do receptor P2Y2 promove a inibição da secreção de Cl dependente e independente do CFTR, batimento ciliar e secreção de mucina, assim como a absorção de Na+ .
O fenômeno sobre o processo revela a participação de uma cascata biológica. Neste contexto, agonistas da adenosina e abridores de canais K+ sensíveis ao ATP (KATP) imitam alguns efeitos protetores do processo de pré-condicionamento. Além disso, estes efeitos são revertidos pelos antagonistas da adenosina e bloqueadores do KATP; isto sugere que a liberação de adenosina e ativação dos canais KATP através dos receptores Al de adenosina pode constituir um passo inicial no pré-condicionamento cerebral isquêmico .
Ativação do receptor de adenosina, proteína quinase C (PKC) e canal de potássio ATP sensível (KATP) é conhecido por desencadear o pré-condicionamento. Os dados fornecem evidência direta de que o canal KATP, ao invés do receptor de adenosina, é o efeito a jusante de PKC no início do pré-condicionamento mediado por PKC. Tanto o receptor de adenosina quanto o canal KATP são necessários para promover o efeito protetor real durante a hipoxia contínua. A possibilidade de unir o estágio biológico do envolvimento do evento protetor dos receptores de adenosina A1 e dos canais de KATP, associado à tolerância cruzada entre a tolerância epilética induzida por KA ou a epilepsia induzida por KA e a isquemia global, é avaliada .