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Drug side effects on KIR2.1 and hERG cardiac channels
| dc.contributor.advisor | Van der Heyden, Marcel | |
| dc.contributor.advisor | Simões, Pedro Daniel dos Santos | |
| dc.contributor.author | Coelho, Ana Filipa Caldeira Calado Fagundes | |
| dc.date.accessioned | 2012-06-15T11:07:09Z | |
| dc.date.available | 2012-06-15T11:07:09Z | |
| dc.date.issued | 2011-09 | |
| dc.date.submitted | 2011 | |
| dc.description.abstract | The correct understanding of cardiac electrophysiology, action potential and behavior of all ionic channels nvolved in cardiomyocyte membrane polarization/depolarization has become a Holy Grail to reach a full explanation of cardiac arrhythmias and development of new harmacological therapies. In this context, there are two most relevant ionic channels: the inward rectifier potassium channel KIR2.1 and the voltage-dependent hERG, which appear to contribute assertively to the terminal phase of repolarization of the action potential (phase 3) and for the stabilization of the resting membrane potential of cardiomyocytes through its currents – inward rectifier (IK1) and rapid delayed rectifier (IKr), respectively. Additionally, KIR2.1 and hERG inherent pathologies can arise by intracellular traffic problems, caused not only by genetic mutations, but also by interactions with particular drugs. Actually, antimicrobial or antidepressant drug side effects on the cardiovascular system may be related with interactions on KIR2.1 and/or hERG, especially in overdose situations (acute effects). However, little is yet known about these mechanisms of interference. In this study we examined, among others, the effects of chronic administration of pentamidine (antimicrobial), 2EVK (pentamidine analog) and fluoxetine (“Prozac”, antidepressant) in HEK-KWGF and HEK-HERG cells. Unexpectedly, pentamidine and 2EVK revealed to have entirely different actions at cellular level. Pentamidine and fluoxetine proved to be strong inhibitors of hERG maturation, while 2EVK had no effect on this process. On the other hand, KIR2.1 protein levels increased with 2EVK and fluoxetine (1.52 ± 0.29 and 1.54 ± 0.16, respectively) and decreased with pentamidine (0.90 ± 0.20) after a 24-hour incubation. During this period and for all drugs, KIR2.1 remains at the cell membrane and/or dispersed throughout the cytoplasm. Interestingly, after 48h in the presence of fluoxetine, a strong polarized accumulation of KIR2.1 around the nucleus was reported for the first time, suggesting perhaps the involvement of endoplasmic reticulum or Golgi apparatus. Despite these effects on KIR2.1 and hERG may explain, in part, their side effects, the involvement of other receptors and ion channels, cannot be, currently, excluded. | por |
| dc.description.abstract | A busca de mais conhecimento sobre a electrofisiologia cardíaca, incluindo o potencial de acção cardíaco e o papel de todos os canais iónicos envolvidos na polarização/despolarização da membrana do cardiomiócito, tem sido uma constante por parte dos investigadores porque nela assenta a explicação cabal dos quadros clínicos de arritmia e o desenvolvimento de novas terapias farmacológicas para patologias relacionadas. Dois dos canais iónicos com maior relevância neste contexto são o canal de potássio rectificador de entrada KIR2.1 e o dependente da voltagem hERG, que parecem contribuir de forma decisiva para a fase terminal da repolarização do potencial de acção (fase 3) e para a estabilização do potencial de repouso da membrana do cardiomiócito através das suas correntes de rectificação de entrada IK1 e de rectificação rápida tardia IKr,respectivamente. Adicionalmente, as patologias inerentes a estes canais podem surgir por problemas de tráfico intracelular, causados, não só por mutações genéticas, mas também por interacções com fármacos particulares. Concretamente, os efeitos colaterais no sistema cardiovascular dos medicamentos antimicrobianos pentamidina e seu análogo 2EVK e antidepressivo Fluoxetina (Prozac), podem estar relacionados com uma interação sobre o KIR2.1 e hERG, especialmente em situações de overdose (efeitos agudos). No entanto, pouco se sabe ainda sobre os efeitos destes fármacos nos canais KIR2.1 e hERG. Neste estudo, foram analisados, entre outros, os efeitos crónicos da administração de pentamidina, 2EVK e fluoxetina em células HEK-KWGF e HEK-HERG. Ao contrário do esperado, a pentamidina e o 2EVK apresentaram efeitos totalmente diferentes nos ensaios realizados. A pentamidine e a fluoxetina revelaram-se fortes inibidores da maturação do hERG enquanto o 2EVK não apresentou qualquer efeito. Por outro lado, no que diz respeito ao KIR2.1 e após 24h de incubação, o 2EVK e a fluoxetina aumentaram (1,52 ± 0,29 e 1,54 ± 0,16, respectivamente) e a pentamidina diminuiu (0,90 ± 0,20) os níveis da proteína total. Durante este período, o KIR2.1 mantém-se na membrana celular e/ou disperso por todo o citoplasma. Curiosamente, ao fim de 48h na presença de fluoxetina é pela primeira vez relatado uma intensa acumulação polarizada deste canal à volta do núcleo, sugerindo, provavelmente, o envolvimento do retículo endoplasmático ou aparelho de Golgi. Apesar dos efeitos destas drogas sobre o KIR2.1 e hERG sugerirem uma explicação para os seus efeitos colaterais, não se pode neste momento excluir o envolvimento de outros tipos de receptores e canais iónicos. | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.14/8551 | |
| dc.language.iso | por | por |
| dc.subject | Canais KIR2.1 | por |
| dc.subject | Canais hERG | por |
| dc.subject | Corrente de rectificação de entrada (IK1) | por |
| dc.subject | Corrente de rectificação rápida tardia IKr | por |
| dc.subject | Pentamidine | por |
| dc.subject | 2EVK | por |
| dc.subject | Fluoxetina | por |
| dc.subject | KIR2.1 channels | |
| dc.subject | hERG channels | |
| dc.subject | Inward rectifier current (IK1), | |
| dc.subject | Rapid delayed rectifying current (IKr) | |
| dc.subject | Pentamidine, 2EVK | |
| dc.subject | Fluoxetine | |
| dc.title | Drug side effects on KIR2.1 and hERG cardiac channels | por |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | por |
| rcaap.type | masterThesis | por |
| thesis.degree.name | Mestrado em Engenharia Biomédica |