I ricercatori hanno sviluppato una nuova sonda fluorescente che rileva con precisione serotoninaun fattore chiave nella diagnosi e nel trattamento della depressione.
Questa sonda differenzia la serotonina da molecole simili e ne evidenzia la presenza all’interno delle cellule, fornendo nuove informazioni sui meccanismi di depressione.
Imaging della serotonina
La serotonina svolge un ruolo cruciale nella diagnosi, nel trattamento e nello sviluppo di farmaci per la depressione. Un team di scienziati in Cina ha sviluppato una sonda fluorescente altamente sensibile e selettiva per l’imaging della serotonina. I loro risultati preliminari, pubblicati sulla rivista Chimica applicataincludono risultati provenienti sia da modelli cellulari che animali.
La depressione è un grave problema di salute pubblica a livello globale. I trattamenti attuali spesso falliscono, soprattutto perché i meccanismi alla base della depressione rimangono sfuggenti. Ricerche recenti suggeriscono che la depressione implica qualcosa di più della semplice riduzione dei livelli di serotonina.
Progressi nel sondaggio fluorescente della serotonina
Per esaminare il ruolo della serotonina nella depressione, un team guidato da Weiying Lin dell’Università di Guangxi (Cina) voleva sviluppare una sonda fluorescente molecolare altamente selettiva. Il problema è che la struttura e la chimica della serotonina somigliano molto ad altre biomolecole, come la melatonina e il triptofano. Tuttavia, analisi precise hanno rivelato sottili differenze nella reattività. Il team ha progettato uno speciale gruppo reattivo (3-mercaptopropionato) che può reagire in modo molto selettivo con la serotonina attraverso una reazione a cascata. Hanno attaccato questo elemento costitutivo reattivo a un colorante fluorescente (derivato del dicianometilene-benzopirano).
Meccanismo della nuova sonda della serotonina
L’attacco dell’”appendice” inizialmente spegne la sonda. Se incontra la serotonina, una sezione reagisce per prima (il gruppo SH dell’elemento costitutivo reattivo si lega a un doppio legame nella serotonina, reazione clic tiolo-ene). Successivamente, facilitato dalla vicinanza, si forma un secondo legame (reazione nucleofila tra un gruppo amminico nella serotonina e un gruppo carbonilico nell’elemento costitutivo reattivo). Di conseguenza, l’elemento costitutivo viene rimosso dal colorante fluorescente e la sua fluorescenza viene “accesa”. La sonda indica selettivamente e sensibilmente la presenza di serotonina, anche all’interno delle cellule.
Osservazioni da modelli cellulari e animali
Il team ha utilizzato la sonda per visualizzare una linea cellulare di neuroni che può essere trasformata in un modello per la depressione mediante la somministrazione di corticosterone. Si è scoperto che il livello di serotonina nelle cellule normali e in quelle “depresse” era quasi altrettanto alto. Tuttavia, le cellule depressive erano in grado di espellere una quantità significativamente inferiore di serotonina in risposta alla stimolazione. La somministrazione degli attuali farmaci antidepressivi (inibitori della ricaptazione della serotonina) ha leggermente aumentato il rilascio.
Implicazioni per il trattamento della depressione
Secondo un’ipotesi, mTOR, una biomolecola che svolge un ruolo in molte vie di segnalazione cellulare, potrebbe essere correlata a una ridotta capacità di rilasciare serotonina. Il team ha osservato che con gli attivatori di mTOR, il rilascio di serotonina nelle cellule depresse era significativamente aumentato, mentre gli inibitori di mTOR riducono il rilascio di serotonina dalle cellule normali. Tutti i risultati potrebbero essere confermati nei modelli neuronali e murini.
Questi studi di imaging suggeriscono che il livello di serotonina nel modello per la depressione non è il fattore principale. La capacità dei neuroni di rilasciare serotonina sembra molto più critica. Questa capacità è fortemente correlata all’attività di mTOR, che potrebbe indicare la strada al progresso nel trattamento della depressione.
Riferimento: “Sviluppo di una sonda fluorescente ad alta selettività basata su reazioni a cascata nucleofile di tiolo-ene Click per approfondire il meccanismo d’azione della serotonina nella depressione” di Lizhou Yue, Huawei Huang e Weiying Lin, 12 luglio 2024, Edizione internazionale di chimica applicata.
