Estudo da interação de melatonina com membranas lipídicas. - Shida, Cláudio Saburo (1993)
A melatonina (N-acetil 5-metoxi-triptamina) é um hormônio derivado do amino-ácido triptofano, secretado pela glândula pineal, estando relacionado com importantes processos biológicos e farmacológicos. O seu mecanismo de ação não é bem conhecido, entretanto é sabido que a melatonina não tem uma ação específica, podendo interagir com diversos tipos de células (Reitel, 1992, Bioessays, 14: 169-175), sugerindo que possa não existir um tecido ou célula-alvo específica, na qual a melatonina exerça a sua ação hormonal. Assim, é possível que a melatonina não interaja através de um receptor proteico específico de membrana e possa interagir com a célula via a fase lipídica membranar. O presente trabalho estuda a interação de melatonina com membranas lipídicas por espectroscopia de RPE (ressonância paramagnética eletrônica), utilizando o método do marcador de spin (Swartz, Bolton e Borg editores, Biological Applications of Electron Spin Resonance, 1972, Willey-Interscience, New York; Berliner, L.J. editor, Spin Labeling, 1976 (vol. 1) e 1979 (vol. 2), Academic Press, New York); e espectroscopia de fluorescência estática, pois a melatonina é uma molécula fluorescente. Os fosfolipídios utilizados nos sistemas modelo de membrana (lipossomos e vesículas unilamelares) foram principalmente o DMPG (dimiristoil fosfatidil glicerol) e DMPC (dimiristoil fosfatidil colina). Os sistemas estudados por RPE foram analisados por meio de medidas dos tempos de correlação rotacional perpendicular (R) e paralelo (R) ao eixo principal de rotação do radical nitróxido (Marsh, em Biological Magnetic Resonance, 255-303, e Bales, em Biological Magnetic Resonance, 77-130, editores Berliner e Reuben, 1989, vol. 8, Plenum Publishing, New York), parâmetro de ordem efetivo (Sef) e do parâmetro 2Amáx (Griffth e Jost, em Spin Labeling, 454- 523,editor Berliner, 1976, vol. 1, Academic Press, New York). Os resultados experimentais mostram que a melatonina: a) é solúvel em meio aquoso até a concentração de 5mM, ao contrário do que está na literatura, tendo sido desenvolvido um novo método para solubilizá-la; b) interage com membranas lipídicas provocando mudanças estruturais nas membranas. Esta interação ocorre próxima à região da cabeça polar, detectada pelos marcadores de spin utilizados, que monitoram diferentes regiões da bicamada lipídica; e pela fluorescência, que mostra que a melatonina não apresenta um deslocamento do máximo de emissão na presença de vesículas de DMPG ou DMPC; c) interage mais fortemente com membranas lipídicas de fosfolipídio com cabeça polar carregada negativamente (DMPG), do que de fosfolipídio com carga líquida igual a zero (DMPC). Este resultado mostrado tanto por RPE quanto por fluorescência. Essa diferença é discutida em termos da estrutura das membranas, através dos parâmetros R, Sef e 2Amáx, que descrevem descreve o grau de \"fluidez\" da bicamada; d) em membranas de DMPG, torna mais \"fluida\" na região da cabeça polar dos fosfolipídios da bicamada lipídica, tanto abaixo como acima da temperatura de transição de fase (Tf) das mesmas. A alteração da \"fluidez\" ocorre nesta região da bicamada, pois os marcadores de spin utilizados mostram que: i) O SSL (4-estereamida-1-oxil-2,2,6,6-tetrametil piperidina), que monitora a região da cabeça polar, acima da Tf , mostra que a presença de melatonina em DMPG provoca a diminuição de R; e abaixo da Tf, não é possível o cálculo do tempo de correlação rotacional, entretanto o efeito da melatonina é observado através da diminuição das larguras de linha do espectro. ii) O 5-SASL (5-doxil ácido esteárico) e 6-DPPC (1-palmitioil-2-(6-doxil ácido esteárico) fosfatidil colina), que monitoram uma região da cadeia de hidrocarbonetos ainda próxima à região da cabeça polar, mostram que nesta região, acima da Tf, a presença de melatonina não provoca alterações significativas na estrutura de bicamadas de DMPG ou DMPC; e abaixo da Tf, a presença da melatonina \"fluidifica\" a membrana provocando uma diminuição do parâmetro 2Amáx, somente em DMPG. iii) O 12-SASL (12-doxil ácido esteárico) que monitora principalmente uma região próxima ao final da cadeia, não mostra alterações em seu espectro com a presença da melatonina; e) por interagir com membranas lipídicas, pôde ter o seu coeficiente de partição determinado por medidas de RPE e fluorescência. Os coeficientes foram determinados por métodos diferentes. Por RPE foi baseado em Lissi e col. (1990, Biochem. Biophys. Acta, 1021: 46-50) e o por fluorescência foi baseado em Tabak e Borisevith (1992, Biochem. Biophys. Acta, 1116: 241-249). Os coeficientes determinados apresentaram uma grande discrepância, sendo baixo para RPE (P=30) e alto para fluorescência (P=1090), provavelmente devido à técnica utilizada, assunto que é discutido no trabalho. Os resultados de RPE e fluorescência, citados acima, confirmando que a melatonina interage com membranas lipidíca, associado ao fato de que a melatonina é bastante solúvel em meio aquoso, têm algumas implicações de cunho biológico que abrem a discussão sobre questões como a necessidade de um carregador do hormônio no plasma sanguíneo ou o mecanismo que leva o hormônio a atravessar a membrana plasmática e interagir no núcleo da célula (Tan e col, 1993, Cancer Letters, 70: 65-71).