Aktivita opioidních receptorů (OR) je ovlivňována mimo jiné allosterickým působením monovalentních kationtů zejména sodíku (Na+) a dále lithia (Li+), jehož atomový poloměr je podobný Na+. Lithium se používá v psychiatrii k léčbě poruch nálad (souborný článek Vošahlíková a Svoboda, 2016). Monovalentní ionty obecně modulují signalizaci receptorů spojených s G proteiny (GPCR) dosud ne zcela definovaným mechanismem.
Při studiu tohoto tématu jsme porovnali vliv různých koncentrací sodných, draselných a lithných iontů na vazbu agonisty a antagonisty k δ-OR a na spřažení tohoto receptoru s G proteinem v plazmatických membránách izolovaných z HEK293 buněčné linie exprimující δ-opioidní receptor. Rozlišili jsme vysoko- a nízko-afinní místa pro Na+, která nebyla doposud popsána (Vošahlíková a Svoboda, 2011, Vošahlíková a spol., 2014).
Biofyzikální analýza interakce monovalentních iontů s plazmatickou membránou výše uvedených modelových buněk pomocí fluorescenčních technik ukázala na význam polárních skupin přítomných v povrchové vrstvě membrány. Účinek iontů jsme zkoumali také v hydrofobním vnitřku plazmatických membrán. (Pro další podrobné informace viz Vošahlíková a spol., 2014 a PhD práce M. Vošahlíkové 2014)
Naše nejnovější výsledky týkající se vlivu lithia na živé buňky jsou znázorněny v grafech na obr. 1-3.
Obr. 1. Dlouhodobé vystavení HEK293 buněk s exprimovaným δ-OR terapeutické koncentraci lithia vede ke zvýšení obsahu enzymu Na,K-ATPázy v plazmatických membránách těchto buněk; vazba [3H]ouabainu.
Obr. 2. Dlouhodobé vystavení HEK293 buněk s exprimovaným δ-OR terapeutické (1mM) koncentraci lithia vede ke snížení exprese receptoru pro opioidy typu δ (A) a také snížení jeho funkční aktivity (B).
Obr. 3. Doba života τ fluorescenční sondy TMA-DPH v živých buňkách HEK293 se vlivem 1 mM lithia nemění
Obr. 4. Chemická struktura fluorescenčních sond Laurdan, TMA-DPH a DPH, které používáme pro charakterizaci plazmatických membrán živých buněk i takových, které izolujeme na hustotních gradientech Percollu nebo sacharózy.