Impacto dos piretroides fenpropatrina e cipermetrina na atividade do canal NaV1.5 de humano e o potencial terapêutico da mexiletina e ranolazina
Data
2024-04-05
Autores
Alcântara, Fabiana da Silva 
Orientadores
Campos, Danilo Roman
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Resumo
Introdução: Os piretroides são amplamente utilizados como inseticidas, principalmente em setores agrícolas. No Brasil, a fenpropatrina e a cipermetrina estão entre os piretroides mais comercializados. O mecanismo de ação dessas subtâncias ocorre por meio do seu efeito nos canais de sódio dependentes de voltagem (NaV), alterando a transição do estado aberto para o estado inativo, o que resulta em um aumento da corrente de sódio persistente ou tardia (INa,T). Apesar de ser um mecanismo clássico para os piretroides, não foram encontrados estudos específicos sobre o impacto da fenpropatrina e da cipermetrina sobre a atividade do NaV cardíaco, o Nav1.5h, nem sobre possíveis fármacos capazes de atenuar essas alterações. Objetivos: Investigar os efeitos da fenpropatrina e cipermetrina sobre a atividade do Nav1.5h e avaliar o potencial da mexiletina e ranolazina em atenuar esses efeitos. Métodos: Os canais NaV1.5h foram transitoriamente expressos em células embrionárias de rim humano, linhagem 293 (HEK293). A mensuração da corrente de Na+ (INa) foi realizada por meio da configuração célula inteira usando a técnica de Patch-Clamp, na modalidade voltage-clamp. Resultados: Foram realizadas curvas concentração-efeito dos piretroides (0,01-100 µM), na qual a fenpropatrina e cipermetrina induziram um aumento da INa,T de maneira dependente da concentração, com EC50 estimados de 0,4 ± 0,1 µM e 0,9 ± 0,2 µM, respectivamente. O aumento da INa,T também foi evidente em diferentes potenciais de membrana após exposição aos piretroides. Similarmente, os piretroides afetaram a dependência de voltagem para ativação do Nav1.5h, promovendo um deslocamento da curva de ativação para potenciais de membrana mais negativos. Também causaram um retardo na recuperação da inativação. Apenas a cipermetrina alterou a dependência de voltagem para inativação no estado estacionário, com deslocamento da curva de inativação para potenciais de membrana mais negativos. A mexiletina foi capaz de atenuar a alteração induzida por ambos os pesticidas, por outro lado, a ranolazina reduziu significativamente apenas INa,T gerada pela fenpropatrina. Conclusões: Os piretroides fenpropatrina e cipermetrina induzem alterações na INa e nas propriedades biofísicas de canais NaV1.5h, dos quais podem ser mitigados pela mexiletina ou ranolazina, a depender do piretroide.
Introduction: Pyrethroids are widely used as insecticides, mainly in agricultural sectors. In Brazil, fenpropathrin and cypermethrin are among the most marketed pyrethroids. The mechanism of action of these substances occurs through their effect on voltage-gated sodium channels (NaV), altering the transition from the open state to the inactivated state, resulting in an increase in persistent or late sodium current (INa,T). Although this is a classic mechanism for pyrethroids, no specific studies have been found regarding the impact of fenpropathrin and cypermethrin on the activity of the cardiac sodium channel, NaV1.5h, nor on possible drugs capable of attenuating these alterations. Objectives: To investigate the effects of fenpropathrin and cypermethrin on the activity of NaV1.5h and to evaluate the potential of mexiletine and ranolazine in attenuating these effects. Methods: NaV1.5h channels were transiently expressed in human embryonic kidney cells, HEK293 lineage. Measurement of sodium current (INa) was performed through whole-cell configuration using the Patch-Clamp technique, in voltage-clamp mode. Results: Concentration-effect curves of pyrethroids (0.01-100 µM) were performed, in which fenpropathrin and cypermethrin induced an increase in INa,T in a concentration-dependent manner, with estimated EC50s of 0.4 ± 0.1 µM and 0.9 ± 0.2 µM, respectively. The increase in INa,T was also evident at different membrane potentials after exposure to pyrethroids. Similarly, pyrethroids affected the voltage dependence for activation of NaV1.5h, promoting a shift in the activation curve to more negative membrane potentials and causing a delay in inactivation recovery. Only cypermethrin altered the voltage dependence for steady-state inactivation, with a shift of the inactivation curve to more negative membrane potentials. Mexiletine was able to attenuate the alteration induced by both pesticides; however, ranolazine significantly reduced only INa,T generated by fenpropathrin. Conclusions: The pyrethroids fenpropathrin and cypermethrin induce alterations in INa and in the biophysical properties of NaV1.5h channels, which can be mitigated by mexiletine or ranolazine, depending on the pyrethroid.
Introduction: Pyrethroids are widely used as insecticides, mainly in agricultural sectors. In Brazil, fenpropathrin and cypermethrin are among the most marketed pyrethroids. The mechanism of action of these substances occurs through their effect on voltage-gated sodium channels (NaV), altering the transition from the open state to the inactivated state, resulting in an increase in persistent or late sodium current (INa,T). Although this is a classic mechanism for pyrethroids, no specific studies have been found regarding the impact of fenpropathrin and cypermethrin on the activity of the cardiac sodium channel, NaV1.5h, nor on possible drugs capable of attenuating these alterations. Objectives: To investigate the effects of fenpropathrin and cypermethrin on the activity of NaV1.5h and to evaluate the potential of mexiletine and ranolazine in attenuating these effects. Methods: NaV1.5h channels were transiently expressed in human embryonic kidney cells, HEK293 lineage. Measurement of sodium current (INa) was performed through whole-cell configuration using the Patch-Clamp technique, in voltage-clamp mode. Results: Concentration-effect curves of pyrethroids (0.01-100 µM) were performed, in which fenpropathrin and cypermethrin induced an increase in INa,T in a concentration-dependent manner, with estimated EC50s of 0.4 ± 0.1 µM and 0.9 ± 0.2 µM, respectively. The increase in INa,T was also evident at different membrane potentials after exposure to pyrethroids. Similarly, pyrethroids affected the voltage dependence for activation of NaV1.5h, promoting a shift in the activation curve to more negative membrane potentials and causing a delay in inactivation recovery. Only cypermethrin altered the voltage dependence for steady-state inactivation, with a shift of the inactivation curve to more negative membrane potentials. Mexiletine was able to attenuate the alteration induced by both pesticides; however, ranolazine significantly reduced only INa,T generated by fenpropathrin. Conclusions: The pyrethroids fenpropathrin and cypermethrin induce alterations in INa and in the biophysical properties of NaV1.5h channels, which can be mitigated by mexiletine or ranolazine, depending on the pyrethroid.
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Citação
ALCÂNTARA, Fabiana da Silva. Impacto dos piretroides fenpropatrina e cipermetrina na atividade do canal NaV1.5 de humano e o potencial terapêutico da mexiletina e ranolazina. 2024. 83 f. Dissertação (Mestrado em Farmacologia) - Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). São Paulo, 2024.