Universität zu Köln

Hohnen, Alexandra (2024). Calcineurin in depolarisationsinduzierter Signalweiterleitung. PhD thesis, Universität zu Köln.

PDF Dissertationsschrift.pdf Bereitstellung unter der CC-Lizenz: Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives. Download (6MB)

Abstract

Chronischer Schmerz erzeugt einen hohen Leidensdruck für alle Betroffenen. Die momentan zur Verfügung stehenden Therapieansätze sind jedoch in ihrer Effektivität begrenzt. Die Bedeutung von Mechanismen auf peripherer Ebene bei der Entstehung von chronischem Schmerz ist noch nicht vollständig untersucht. Im Hinblick auf die Entwicklung von neuen Therapien ist daher das Verständnis der molekularen Grundlagen, auch auf peripherer Ebene, von essentieller Bedeutung. Es konnte gezeigt werden, dass die Depolarisation nozizeptiver Neurone vermittelt durch den spannungsabhängigen L-Typ Kanal CaV1.2 zur Aktivierung der Typ II Proteinkinase A (PKA-II) führt, dass diese depolarisationsinduzierte Aktivierung der PKA-II mit der Sensitivierung des CaV1.2-Kanals einhergeht und in vivo zur Entstehung von mechanischer Hyperalgesie führt. Ein Calciumeinstrom über Ionomycin hingegen führte nicht zur Aktivierung der PKA-II. Ferner ist nicht bekannt, ob ein Calciumeinstrom induziert durch alternative Wege wie beispielsweise durch die Aktivierung des Transient Receptor Potential Vanilloid 1 (TRPV1)- oder des Transient Receptor Potential Ankyrin 1 (TRPA1)-Kanals zur Aktivierung von PKA-II führt. In anderen Zellmodellen vermittelt Calcineurin die Dephosphorylierung von CaV1.2 an Serin 1928 und stellt somit den Gegenspieler der CaV1.2-PKA-Phosphorylierung dar. In bis zu 17 % der Patienten, welche Transplantation begleitende Therapie mit Calcineurininhibitoren erhalten, tritt das „Calcineurin-inhibitor Induced Pain Syndrome (CIPS)“ auf. Ziel dieser Arbeit ist es, zu untersuchen, ob Calcineurin den Unterschied zwischen der durch Kaliumchlorid (KCl) und Ionomycin induzierten PKA-II Aktivierung begründen kann, ob die TRP-Agonisten Capsaicin und Allylisothiocyanat (AITC) zu Aktivierung von PKA-II führen und ob Calcineurininhibitoren diese Antwort modulieren. Dissoziierte und kultivierte primäre sensorische Neurone von Ratten und Mäusen wurden daher mit Capsaicin (1 µM), AITC (10, 100 mM) und Ionomycin (1, 3 µM) alleine oder in Kombination mit den Calcineurininhibitoren Tacrolimus (FK, 10 µM) oder Cyclosporin A (CsA, 10 µM) behandelt. Anschließend wurden die fixierten Zellen immunzytochemisch mit Antikörpern gegen die phosphorylierte regulatorische Untereinheit der PKA-II (pRII), phosphorylierte Extracellular-signal regulated kinases 1/2 (pERK1/2) und pCaV1.2 gefärbt. Die Zellen wurden mittels High Content Screening (HCS)-Mikroskopie gescannt und analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Agonisten der TRPV1- und TRPA1-Kanäle zur Aktivierung von PKA-II und Phosphorylierung von CaV1.2 führen. Die TRPV1-mediierte Aktivierung der PKA-II sowie die Phosphorylierung von CaV1.2 konnte durch Calcineurininhibitoren verstärkt werden, wobei diese Aktivitätssteigerung durch Calcineurininhibitoren nicht bei TRPA1-mediierter PKA-II Aktivierung beobachtet wurde. Ferner konnte der Unterschied zwischen der durch KCl und Ionomycin induzierten PKA-II Aktivierung in primären sensorischen Neuronen nicht durch Calcineurin begründet werden. So führte weder die alleinige Behandlung mit Ionomycin noch die Kombination mit Calcineurininhibitoren und Ionomycin zur Aktivierung der PKA-II oder Phosphorylierung des CaV1.2-Kanals. Calcineurin erscheint als Gegenspieler von TRPV1-Agonisten-induzierter Phosphorylierung, nicht aber von TRPA1-Agonisten induzierter Phosphorylierung oder der Depolarisation durch Ionomycin. Als mögliche Erklärung könnte die Anordnung von Proteinkomplexen in Nozizeptoren dienen, welche eine Regulation der PKA-II durch Calcineurin ermöglichen. Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen daher auf einen sehr spezifischen Mechanismus depolarisationsinduzierter Hyperalgesie hin, welcher Schmerz bei CIPS auf molekularem Niveau begründen könnte.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Hohnen, Alexandra alexandra-hohnen@web.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-742779
Date:	7 November 2024
Language:	German
Faculty:	Faculty of Medicine
Divisions:	Faculty of Medicine > Anästhesiologie und Operative Intensivmedizin
Subjects:	Natural sciences and mathematics Life sciences Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Calcineurin UNSPECIFIED Nozizeptoren UNSPECIFIED
Date of oral exam:	29 August 2024
Referee:	Name Academic Title Hucho, Tim Universitätsprofessor Dr. rer. nat. Matthes, Jan Privatdozent Dr. med.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/74277