La via de la proteïna cinasa dependent de calci i calmodulina tipus II regula la síntesi i l'alliberament d'histamina cerebral durant la despolarització i forma part del mecanisme de transducció del receptor H3

Abstract

En el cervell, la histamina és un neurotransmissor que participa en diferents processos bioquímics, fisiològics i comportamentals com per exemple l'alliberament de neurotransmissors i hormones hipotalàmiques, la regulació del cicle de la son, la ingesta d'aliments i la memòria, entre altres.<br/>En el cervell, l'enzim que sintetitza histamina a partir d'histidina és la histidina descarboxilasa. En aquesta tesi hem posat a punt un mètode radioisotòpic per determinar la síntesi d'histamina en teixits amb baixa activitat histidina descarboxilasa, com és el cas del cervell.<br/>Resultats previs del nostre grup assenyalaven que encara que l'activació de la via de l'adenilat ciclasa-proteïna cinasa depenent d'AMPc (PKA) estimulava la síntesi d'histamina, l'activació de la síntesi d'histamina per despolarització no depenia d'aquesta via.<br/>En aquesta tesi hem demostrat que la despolarització de les terminals histaminèrgiques corticals augmenta la síntesi d'histamina a través de l'entrada de calci principalment pels canals de calci activats per voltatge tipus N i de l'activació de la proteïna cinasa depenent de calci-calmodulina tipus II (CaMkII). Les vies de l'adenilat cilcasa-PKA i del calci-CaMkII estimulen la síntesi d'histamina independentment una de l'altra, i els agonistes de l'autoreceptor histaminèrgic H3 inhibeixen, de manera independent, la síntesi d'histamina estimulada per ambdues vies. L'agonista invers del receptor H3, tioperamida, augmenta la síntesi d'histamina en presència d'ibmx ( estimulador de la via de la PKA) o de 30 mM de potassi. Els resultats d'aquesta tesi indiquen que el mecanisme de transducció de la tioperamida no depèn de CaMkII però si de l'entrada de calci pels canals esmentats i de l'activitat de la PKA. <br/>Finalment, hem demostrat que la histidina descarboxilasa purificada es pot fosforilar i activar per la CaMkII i/o la PKA in vitro.

En el cerebro, la histamina es un neurotransmisor que participa en diferentes procesos bioquímicos, fisiológicos, patológicos y comportamentales como la liberación de neurotransmisores y hormonas hipotalámicas, la regulación del ciclo sueño / vigilia, la ingestión de alimentos y la memoria entre otros. <br/>El enzima que sintetiza histamina a partir de histidina en el cerebro es la histidina descarboxilasa (HDC). En esta tesis hemos puesto a punto un método radioisotópico para determinar la síntesis de histamina en tejidos con baja actividad histidina descarboxilasa como es el caso del cerebro. <br/>Aplicando este método en nuestro grupo se ha descrito que la activación de la vía de la adenilato ciclasa (AC) - proteína kinasa dependiente de AMPc (PKA) estimula la síntesis de histamina. No obstante, la activación de la síntesis de histamina por despolarización no depende de esta vía.<br/>En esta tesis hemos demostrado que la despolarización de las terminales histaminérgicas corticales aumenta la síntesis de histamina a través de la entrada de calcio, principalmente por los canales de calcio activados por voltaje tipo N y la activación de la proteína kinasa dependiente de calcio-calmodulina tipo II (CaMkII). Parte de la liberación de histamina activada por despolarización también depende de la entrada de calcio por dichos canales y de la actividad CaMkII. Las vías de la AC-PKA y del calcio-CaMkII estimulan la síntesis de histamina independientemente una de otra, y los agonistas del autoreceptor histaminérgico H3 inhiben de forma también independiente la síntesis de la amina estimulada por ambas vías. El agonista inverso del receptor H3, tioperamida, aumenta la síntesis de histamina en condiciones de pre-estimulación por ibmx (estimulador de la vía de la AC-PKA) o por despolarización con potasio. Esta tesis señala que el mecanismo de transducción de la tioperamida no depende de CaMkII pero si de la entrada de calcio por los canales y de la actividad PKA. <br/>Finalmente , hemos demostrado que in vitro la HDC purificada ( versión 1/512 ) se fosforila y activa por la CaMkII i la PKA.

Histaminergic neurons constitute a long and highly divergent system projecting in a diffuse manner to many areas in almost all regions of the brain and participate in the regulation of the sleep/wake cycle, memory, food intake among other brain functions. This histaminergic neurons modulate neurotransmitter synthesis and release through H3 autoreceptors. The regulatory enzyme that catalyzes the synthesis of histamine from histidine is the histidine decarboxylase . In this tesis we have developed a procedure for the accurate measurement of histamine synthesis and release in tissues expressing low levels of histidine decarboxylase activity. Using this procedure in rat brain cortical slices we have demonstrated the participation of the calcium/ calomodulin dependent protein kinase II in the stimulation by depolarization of histamine synthesis and release. In this tesis we show that the effects of depolarization on the HA synthesis and release are prevented by several agents that block N-type calcium channels and calcium/calmodulin dependent protein kinase II. Protein kinase A and calcium/calmodulin dependent protein kinase II stimulate histamine synthesis through separate mechanisms, each of them controlled by H3 receptors. A direct phosphorylation and activation of histidine decarboxylase by these kinases occurs in vitro. Finally, the stimulation of histamine synthesis elicited by the antagonist/inverse agonist thioperamide requires both extracellular calcium entry and protein kinase A activity. These results indicate that these two pathways are under control by H3 receptors in histaminergic terminals of the rat brain cortex.