Analysis of the prefrontal cortex proteome of mice exposed to psychotropic medication

Abstract

O principal tratamento para os doentes com esquizofrenia é a medicação psicotrópica, contudo os mecanismos de acção destes medicamentos ainda não são completamente compreendidos. Assim, neste projecto foi realizado o subfraccionamento do proteoma de amostras de cortex prefrontal de ratinhos cronicamente tratados com medicação psicotrópica (Haloperidol, Citalopram e Clozapina). A fracção solúvel foi primeiramente analisada por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massa sequencial (LC-MS/MS) e aproximadamente 1500 proteínas foram identificadas no controlo e em cada condição de medicamento. Posteriormente, 489 proteínas foram quantificadas com elevada confiança usando um método quantitativo sem recurso a marcação (SWATH). A clozapina apresentou 39, o citalopram 23 e o haloperidol 19 proteínas diferencialmente reguladas (usando um p < 0.05 e/ou um aumento ou diminuição de 1.5× como limite) e isto pode explicar os diferentes efeitos observados pelos medicamentos revelando diferentes mecanismos de acção. Nas três condições foram encontradas 14 proteínas com p < 0.05 e 3 dessas apresentavam p < 0.01. A maioria das proteínas alteradas estão no metabolismo, embora outros processos relacionados com a esquizofrenia também foram identificados (via apoptótica, imune e homeostase do cálcio). A elevada expressão da proteína CaMKIIα por todos os medicamentos e da proteína EAAT2 em consequência da administração de clozapina, bem como, a diminuição da calretinina pelo uso da clozapina pode ser importante, uma vez que pode ser um mecanismo de compensação na doença. Todas estas descobertas podem abrir novos caminhos estratégicos para o tratamento e prevenção da progressão da esquizofrenia, uma vez que apontam para novas direcções no conhecimento das alterações relacionadas com a doença.

Psychotic medication is the main treatment for schizophrenia (SCZ) patients, however their long-term mechanisms of action are not completely understood. Thus, in this project a subproteome fractionation was performed using prefrontal cortex samples of mice, chronic treated with psychotropic drugs (Haloperidol, Citalopram and Clozapine). The soluble fraction were firstly analyzed by liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) and around 1500 proteins were identified in control and each drug condition. Then, 489 proteins were quantified with high confidence using a label free quantitative method (SWATH). The clozapine presented 39, the citalopram 23, and Haloperidol 19 differentially regulated proteins (using a p < 0.05 and/or 1.5 fold change as cut off) and this could explain the different effects observed by the drugs revealed different mechanisms of action. In the three drug conditions 14 proteins presented a p < 0.05 and 3 of them a p < 0.01. The majority of the changed proteins were involved in the metabolism, although other processes related with SCZ were identified (apoptotic, immune pathways and calcium homeostasis). The increased expression of the proteins CaMKIIα by all the drugs and the EAAT2 in consequence of clozapine administration, as well as, the down regulation of the Calretinin by the use of clozapine could be important, once it may be a compensatory mechanism of the regulation in the disease. Altogether, these findings can give new insights of future strategies for the treatment and prevention of the progression of SCZ once it shows new directions for recognizing diseaserelated changes.