A dipeptidil peptidáz IV enzim és inhibitorainak szerepe az endomorphin 2 bioszintézisében

Hasonló dokumentumok
A dipeptidil peptidáz IV enzim és inhibitorainak szerepe az endomorphin 2 bioszintézisében

Dózis-válasz görbe A dózis válasz kapcsolat ábrázolása a legáltalánosabb módja annak, hogy bemutassunk eredményeket a tudományban vagy a klinikai

Perinatális morfin-expozíció hatásai az anyaállatra és az utódokra, patkányban 1. BEVEZETÉS

Élvezeti szerekhez történő hozzászokás in vivo és in vitro vizsgálata

A GYOMORNYÁLKAHÁRTYA INTEGRITÁSBAN SZEREPET JÁTSZÓ CENTRÁLIS MECHANIZMUSOK ANALÍZISE

I. Spinális mechanizmusok vizsgálata

T-2 TOXIN ÉS DEOXINIVALENOL EGYÜTTES HATÁSA A LIPIDPEROXIDÁCIÓRA ÉS A GLUTATION-REDOX RENDSZERRE, VALAMINT ANNAK SZABÁLYOZÁSÁRA BROJLERCSIRKÉBEN

Leukotriénekre ható molekulák. Eggenhofer Judit OGYÉI-OGYI

A Tyr-Tic-(2S,3R)-β-MePhe-Phe-OH, egy új peptidomimetikum kötési paramétereinek, antagonista jellegének és δ-opioid (altípus)specifitásának vizsgálata

transzporter fehérjék /ioncsatornák

megerősítik azt a hipotézist, miszerint az NPY szerepet játszik az evés, az anyagcsere, és az alvás integrálásában.

A diabetes hatása a terhes patkány uterus működésére és farmakológiai reaktivitására

Az endorphinok fájdalomcsillapító hatásának felfedezése: ahogy azt az elfogult farmakológus látja

Kutatási beszámoló ( )

Jegyzőkönyv. dr. Kozsurek Márk. A CART peptid a gerincvelői szintű nociceptív információfeldolgozásban szerepet játszó neuronális hálózatokban

SZAKMAI ZÁRÓJELENTÉS

301. TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUMON füzet

Zárójelentés. A) A cervix nyújthatóságának (rezisztencia) állatkísérletes meghatározása terhes és nem terhes patkányban.

Ismert molekula új lehetőségekkel Butirát a modern baromfitakarmányozásban

Pen 2,5 -enkephalin ), ill. µ antagonista CTAP (D-Phe-Cys-Tyr-D-Trp-Arg-Thr-Pen-Thr-NH 2 ) és delta antagonista TIPPszi (cha-tippψ

Hogyan lesznek új gyógyszereink? Bevezetés a gyógyszerkutatásba

A gerincvelői µ és δ opioid receptorok szerepe az opioid tolerancia kialakulásában

Élő szervezetek külső sztatikus mágneses tér expozícióra adott biológiai válaszai

TRIPSZIN TISZTÍTÁSA AFFINITÁS KROMATOGRÁFIA SEGÍTSÉGÉVEL

Az étrend-kiegészítő készítmények hatásossága és biztonságossága. Horányi Tamás MÉKISZ

CYP2C19 polimorfizmusok szerepe a clopidogrel rezisztencia vizsgálatában iszkémiás stroke-on átesett betegekben

Glikolízis. emberi szervezet napi glukózigénye: kb. 160 g

A PET szerepe a gyógyszerfejlesztésben. Berecz Roland DE KK Pszichiátriai Tanszék

DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI AZ OPPORTUNISTA HUMÁNPATOGÉN CANDIDA PARAPSILOSIS ÉLESZTŐGOMBA ELLENI TERMÉSZETES ÉS ADAPTÍV IMMUNVÁLASZ VIZSGÁLATA

Új orális véralvadásgátlók

Kutatási programunk fő célkitűzése, az 2 -plazmin inhibitornak ( 2. PI) és az aktivált. XIII-as faktor (FXIIIa) közötti interakció felderítése az 2

Opponensi vélemény. címmel benyújtott akadémiai doktori értekezéséről

Endogén és exogén ligandok, valamint a szociális izoláció hatásai a fájdalomérzékenységre Ph.D. értekezés tézisei

A humán tripszinogén 4 expressziója és eloszlási mintázata az emberi agyban

A SZEROTONIN-2 (5-HT 2 ) RECEPTOROK SZEREPE A SZORONGÁS ÉS ALVÁS SZABÁLYOZÁSÁBAN. Kántor Sándor

Térd panaszok enyhítésének egy új, hatásos lehetősége

A zsírszövet mellett az agyvelő lipidekben leggazdagabb szervünk. Pontosabban az agy igen gazdag hosszú szénláncú politelítetlen zsírsavakban

NEUROGÉN GYULLADÁS, VALAMINT SZENZOROS NEUROPEPTID FELSZABADULÁS VIZSGÁLATA A CAPSAICIN-ÉRZÉKENY IDEGVÉGZŐDÉSEKBŐL FIZIOLÓGIÁS ÉS KÓROS ÁLLAPOTOKBAN

Immunológia alapjai. 16. előadás. Komplement rendszer

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

Mikrobiológiai üzemanyagcellák szervesanyag-eliminációs hatékonyságának vizsgálata

Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet

Preeclampsia-asszociált extracelluláris vezikulák

NÖVÉNYÉLETTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

A tremor elektrofiziológiai vizsgálata mozgászavarral járó kórképekben. Doktori tézisek. Dr. Farkas Zsuzsanna

EVIDENCIÁK STATISZTIKÁK KÉTSÉGEK A DIABÉTESZBEN

FUSARIUM TOXINOK IDEGRENDSZERI HATÁSÁNAK ELEMZÉSE

Nano cink-oxid toxicitása stimulált UV sugárzás alatt és az N-acetilcisztein toxicitás csökkentő hatása a Panagrellus redivivus fonálféreg fajra

Bízom benne, új szolgáltatásunk segíteni fog abban, hogy Ön és munkatársai minél hatékonyabban vegyék igénybe az Intézet laborszolgáltatásait.

1998- ban először az Egyesült Államokban került bevezetésre az első nem amphetamin típusú ébrenlétet javító szer, a modafinil.

Katasztrófális antifoszfolipid szindróma

Fehérjeglikoziláció az endoplazmás retikulumban mint lehetséges daganatellenes támadáspont

Vélemény Pethő Gábor MTA doktori értekezés téziseiről

Citrátkör, terminális oxidáció, oxidatív foszforiláció

A WILSON BETEGSÉG EXTRAHEPATIKUS MANIFESZTÁCIÓI. Doktori értekezés tézisei

TDK lehetőségek az MTA TTK Enzimológiai Intézetben

MEGHÍVÓ. A Debreceni Egyetem Orvostudományi Doktori Tanácsa meghívja Önt. Dr. Szatmári Szilárd Attila

Szénhidrátok monoszacharidok formájában szívódnak fel a vékonybélből.

Peptid és nem peptid µ-opioid agonisták: perifériás és centrális opioid fájdalomcsillapítás

A D-vitamin anyagcsere hatásai ECH Molnár Gergő Attila. PTE KK, II.sz. Belgyógyászati Klinika és NC. memphiscashsaver.com

HCN csatorna gátló szerek celluláris szívelektrofiziológiai hatásai

Félidőben félsiker Részleges eredmények a kutatásalapú kémiatanulás terén

Jelátviteli folyamatok vizsgálata neutrofil granulocitákban és az autoimmun ízületi gyulladás kialakulásában


FEJEZETEK AZ ÉLETTAN TANTÁRGYBÓL

PhD tézis. Dr. Réka Füredi. Pécsi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar Farmakológiai és Farmakoterápiai Intézet

Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei. Gyulladásos szöveti mediátorok vazomotorikus hatásai Csató Viktória. Témavezető: Prof. Dr.

Az aminoxidázok és a NADPH-oxidáz szerepe az ér- és neuronkárosodások kialakulásában (patomechanizmus és gyógyszeres befolyásolás)

[S] v' [I] [1] Kompetitív gátlás

A plazminogén metilglioxál módosítása csökkenti a fibrinolízis hatékonyságát. Léránt István, Kolev Kraszimir, Gombás Judit és Machovich Raymund

Badari Andrea Cecília

Gyógyszerészeti neurobiológia. Idegélettan

Ketogén diéta alkalmazása a gyermekepileptológiában

AZ ÖSZTROGÉN ÉS A DEHIDROEPIANDROSZTERON SZEREPE A SZINAPTIKUS ÁTRENDEZŐDÉSBEN

OTKA ZÁRÓJELENTÉS

STATISZTIKA. A maradék független a kezelés és blokk hatástól. Maradékok leíró statisztikája. 4. A modell érvényességének ellenőrzése

Két kevéssé ismert humán ABCG fehérje expressziója és funkcionális vizsgálata: ABCG1 és ABCG4 jellemzése

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

Záró Riport CR

Maléth József. Az endoplazmás retikulum - plazma membrán mikrodomének szerepe az intracelluláris Ca 2+ szignalizáció szabályzásában

Új terápiás lehetőségek (receptorok) a kardiológiában

Drogok és addikciók különböző kultúrákban

A PEPTIDERG NEUROMODULÁCIÓ MOLEKULÁRIS ALAPJAI

Az anti-apoptózis mechanizmus vizsgálata agyi ischaemia/hypoxia modellekben

Tríciált endomorfin-1 (specifikus rádioaktivitás:2,35 TBq/mmol, 41Ci/mmol) specifikus kötődése patkány agyi membránon.

A GYOMOR SAVSZEKRÉCIÓ- ÉS MOTILITÁS SZABÁLYOZÓ MECHANIZMUSAI. A CITOKINEK, A CRF PEPTID- ÉS RECEPTORCSALÁD SZEREPE A FOLYAMTOKBAN. Ph.D.

y ij = µ + α i + e ij

Membránpotenciál, akciós potenciál

A vérképző rendszerben ionizáló sugárzás által okozott mutációk kialakulásának numerikus modellezése

MEMBRÁNKONTAKTOR ALKALMAZÁSA AMMÓNIA IPARI SZENNYVÍZBŐL VALÓ KINYERÉSÉRE

Az ellenanyagok orvosbiológiai. PhD kurzus 2011/2012 II. félév

Összefoglalók Kémia BSc 2012/2013 I. félév

Nemszinaptikus receptorok és szubmikronos Ca2+ válaszok: A két-foton lézermikroszkópia felhasználása a farmakológiai vizsgálatokra.

II. melléklet. Tudományos következtetések és a forgalomba hozatali engedély feltételeit érintő módosítások indoklása

NÖVÉNYGENETIKA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Kis dózis, nagy dilemma

MAGYAR NYELVŰ ÖSSZEFOGLALÁS

Radonexpozíció és a kis dózisok definíciója

OTKA nyilvántartási szám: K48376 Zárójelentés: A pályázat adott keretein belül az alábbi eredményeket értük el:

Gyógyszeres kezelések

Átírás:

A dipeptidil peptidáz IV enzim és inhibitorainak szerepe az endomorphin 2 bioszintézisében Doktori tézisek Dr. Király Kornél Semmelweis Egyetem Gyógyszertudományok Doktori Iskola Témavezető: Dr. Rónai András egyetemi docens, Ph.D. Hivatalos bírálók: Dr. Kőhidai László egyetemi docens, az orvostudomány kandidátusa. Dr. Helyes Zsuzsanna, egyetemi docens, D.Sc. Szigorlati bizottság elnöke: Dr. Sándor Péter egyetemi tanár, D.Sc. Szigorlati bizottság tagjai: Dr. Darvas Katalin, egyetemi tanár, Ph.D. Dr. Tarnawa István, Ph.D. Budapest 2011

Bevezetés Az opioid vegyületek máig a leghatékonyabb fájdalomcsillapító szerek, amelyek az orvostudomány rendelkezésére állnak. Az opioidok és az endogén opioid rendszer emiatt régóta intenzív kutatás alatt áll. A rendszer legtöbb elemét sikerült feltérképezni, azonban a legutoljára felfedezett endogén peptidek, az endomorphinok tekintetében máig sok a megválaszolatlan kérdés. Az egyik ilyen az endomorphinok endogén képződése. Az általunk végzett kutatások ezekre a kérdésekre kívántak választ adni. Az endomorphinok Az endomorphinokat (EM1: Tyr-Pro-Trp-Phe-NH 2 és EM2: Tyr-Pro-Phe-Phe- NH 2 ) 1997-es felfedezésük óta a µ opioid receptorok szelektív endogén ligandjának tekintik. Az endomorphinok a µ receptor felé több ezerszeres szelektivitással rendelkeznek, amely az endogén ligandok esetén is kirívóan magas. Emellett más egyedi farmakológiai tulajdonsággal is rendelkeznek, például az a tény, hogy parciális agonistái saját receptoruknak. Ez szintén nagyon ritka tulajdonság endogén ligandok esetén. Az endomorphinok a központi idegrendszerben egyenetlen eloszlást mutatnak. Az EM1 főként az előagy és a felső agytörzsi régiók területén a domináns forma, míg az EM2 található meg nagyobb mennyiségben az alsó agytörzsi régiókban, a gerincvelő hátsó szarvában, a hátsó gyöki ganglionokban, főként az olyan területeken, amelyek a nociceptio korai feldolgozása szempontjából stratégiailag kiemelt jelentőségűek. A ganglionokban és a hátsó szarvban az EM2 főként a peptiderg C-rostokban (szómában ill. terminálisban) fordul elő, és szoros kolokalizációt mutat CGRP-vel és SP-vel. Az endomorphinok lebomlása szempontjából kiemelt jelentőségű a dipeptidil peptidáz IV (DPP IV) enzim, amely az endomorphinokat a prolin után hasítja el. A többi endogén opioidhoz viszonyítva a lebomlási sebességük jelentősen kisebb, kivéve talán a β-endorphint. Akut nociceptiv tesztekben az endomorphinok hatékonysága jelentősen elmarad az in vitro tulajdonságaik alapján elvárttól centrális (intracerebroventricularis [icv.] és intratheacalis [it.]) adagolás esetén is. A hatásuk időtartama is rövidebb, mint azt az in vitro inaktiválási sebességük alapján feltételeznénk. Az endomorphinok lényegesen hatékonyabbak nem-akut fájdalmi modalitások esetén, mint a neuropathiás fájdalom, illetve a tartós vagy krónikus gyulladásos fájdalom. Főként allodynia tekintetében ennél jelentősen hatékonyabbak. Nociceptiv tolerancia mindkét EM esetén kialakul, azonban nem mutatnak sem egymással, sem egyéb µ agonistákkal tökéletes kereszttoleranciát. Légzésdepresszió, abúzus potenciál és fizikai dependencia kialakítása tekintetében, de összességében mérsékeltnek tekinthető. A dipeptidil peptidáz IV (DPP IV, CD26, EC 3.4.14.5 ) enzim A DPP IV egy dipeptidil aminopeptidáz, amely elsődlegesen prolin és alanin után hasít. Az enzim a prolil peptidázok utoljára fölfedezett szerin proteáz családjába tartozik. A DPP IV membrán kötött ektoenzim, bár keringő formája is ismert. 2

Számos szövetben kimutatható, és kulcsszerepet tölt be több biológiailag aktív peptid inaktiválásában. Legmagasabb aktivitás a vese tubulusok lumináris membránján, az intesztinális epitéliumon éa az endotél sejteken észlelhető, de neuronális szövetben is jelen van. Többek között a neuropeptid Y (NPY), a P- anyag (SP), glukagon like peptid 1 (GLP 1), gasztrikus inhibitoros peptid (GIP), az endomorphinok, számos citokin, kemokin és növekedési faktor inaktivációjában döntő szerepe van. Számos inhibitora ismert. Kísérleteinkben a lassan bomló kompetitív szubsztrát jellegű tripeptid inhibitor Ile-Pro-Ile-t (IPI, Diprotin A) és a potens, szelektív, nem peptid (cyanopirolidin szerkezetű) vildagliptint használtuk. A vildagliptint orális euglikemizáló antidiabetikus gyógyszerként törzskönyvezésre került, amely hatást a GLP 1 és a GIP féléletidjének megnyújtása által fejti ki. Nem egyértelmű, hogy a DPP IV inhibitorok potencírozni tudják-e az endomorphinok antinociceptiv hatását, azonban icv. adott IPI opioid receptor mediálta antinociceptiv hatást tud kifejteni, bár önmagában in vitro nincs opioid aktivitása. Az endomorphinok bioszintetikus eredete Az endomorphinok endogén képződésére máig nincs általánosan elfogadott magyarázat. Nem sikerült sem a prekurzoraikat kódoló genomikus kód, sem a prekurzor proteinek identifikálása. Ezek az eredmények a normál riboszómális képződésnek a valószínűségét valószínűtlenné teszik. Emiatt, bár eretnek ötlet, azonban nem teljesen példa nélküli (gerincesek esetében a glutation és a carnosin esetében előforduló) egy de-novo képződés lehetősége. Bizonyos korábbi adatok megerősítik ennek a lehetőségét. Radioaktívan jelölt Tyr-Pro dipeptid patkány agykamrai injektálását követően időfüggően sikerült a jelölés beépülését kimutatni a tisztított agykivonatokból kromatográfiája (RP-HPLC, grádiens leválasztás) után endomorphin 2-höz köthető csúcsokba. Hipotézis Miután sikerült specifikus radioimmunoassay módszert kifejleszteni endomorphin 2-re, egy fontos technikai segédeszköz ált rendelkezésünkre a de-novo endomorphin bioszintézis kísérletes vizsgálatára. Mivel a hátsó gyöki ganglionban az SP immunreaktív kisméretű peptiderg neuronok szintén immunreaktívak EM2- re, emiatt ez a szövet tökéletes in vitro modellnek tűnt a hipotézisünk vizsgálatára. Első lépésként, meg szerettük volna vizsgálni az EM2 de-novo bioszintézisét Tyr-Pro prekurzorból Ha ez így történik, második kérdés a de-novo szintézis mechanizmusa volt. A peptid-szintetikus kémiában jó hatékonysággal peptidáz enzimeket peptidszintézis céljára szintetkius módban, kriogenikus, extrém poláros vagy lipofil környezetben. Mivel a DPP IV nagymértékben érintett az endomorphinok szempontjából, feltételeztük, hogy az enzim esetleg nagyjából fiziológiás körülmények között is működhet szintetikus irányban. Miután sikeresen demonstráltuk, hogy hátsó gyöki ganglionon nagy koncentrációjú Tyr-Pro bioszintetikus szubsztrát jelenlétében (amely 3

másfelől az EM2 DPP IV általi hidrolízisének végterméke) és a hidrolítikus funkció gátlásával az EM2 képződését, újabb hipotézist alkottunk, hogy az in vitro eredményeinket kiterjesszük in vivo körülményekre Mivel a DPP IV fokozott fordított működése depolarizáció függőnek bizonyult izolált hátsó gyöki ganglionon, feltételeztük, hogy tartós gyulladás által kiváltott fokozott C-rost aktiváció hasonló kísérleti körülményeket teremt in vivo a patkány gerincvelő hátsó szarvában. Mivel feltételeztük, hogy ha a fordított működésnek van fiziológiás jelentősége, akkor a bioszintetikus szubsztrátoknak ott jelen kell lenniük a szintézishez, ezért nincs szükség exogén szubsztrát(ok) adására. Módszerek Izolált hátsó gyöki ganglionon végzett vizsgálatok 250-280 g súlyú hím Wistar patkányokból preparált L4 és L5 ganglionokat (a próba kísérlet során 3-4, a fő kísérletben 7-8 darabot csövenként) azonnal hideg (4 C ), karbogenált (O 2 : CO 2 = 95 :5) Krebs oldatba helyeztük (Összetétel mmol/l: NaCl: 119,7; NaHCO 3 : 25; Na 2 HPO 4 : 1,2; KCl 3,0; glukóz 11,0; CaCl 2 : 2,5; MgSO 4 : 1,2). A továbbiakban az alábbi kísérleti menetrendet alkalmaztuk: A próba kísérletben csak 110-110 µl-es frakciót dolgoztunk fel a fürdő és a szöveti mintákból EM2 radio-immunoassay és SP enzyme-linked immunosorbent assay 4

(ELISA) céljára. A sótalanításra és részleges tisztításra Milipore ZipTip C18-at (0,6 µg gyanta / tip, egy tip-et mintánként) alkalmaztunk a gyártó protokollja szerint. A fő kísérletben használt protokoll során a teljes mintát feldolgoztuk, 4 tipet használva mintánként. Az immunreaktivitás értékeket a szövetek nedves tömegére normalizáltuk, és pg/mg nedves szövet tömegre (WTW) fejeztük ki. Az eredményeket egyszempontos ANOVÁ-t és Newman-Keuls post hoc teszt segítségével hasonlítottuk össze. In vivo kísérletek Az in vivo kísérletekhez 170-220 g súlyú hím Wistar patkányokat használtunk, csoportonként 5-10 darabot. Az intrathecalis (it.) adagoláshoz direkt transcutan injekciózást alkalmaztunk. A vizsgált anyagokat 5 µl oldatban jutattuk be. Antihiperalgéziás vizsgálatok Intraplantarisan injektált carrageenannel (100 µl 1%) gyulladásos hiperalgéziát indukáltunk. A mechanikus nociceptiv küszöbérték csökkenését (ipszilaterális hiperalgézia) vizsgáltunk Randall-Selitto módszer segítségével. A hiperalgézia 180 perc után érte el a maximumát és a kísérletek végéig stabilan fennmaradt. A kontralaterális oldali talpon a küszöbérték nem változott a kísérletek során. A 180. percnél ipszilaterálisan mért értéket hiperalgéziás alapértékként határoztuk meg. Ezután injektáltuk a hatóanyagokat a fenti módszerrel it. vagy subcutan (sc.). Az EM2 antiszérumot koinjektáltuk, az opioid antagonistákat subcutan adtuk, a naloxont (NX) 10, a naltrexont 15 perccel az it. injekció előtt. Az it injekciót követően 5, 15, 30 és 60 perccel megmértük mindkét talp nyomásérzékenységét. Az intrathecalis vildagliptin esetében egyszer megmértük a 120 perc utáni értéket is, subcutan vildagliptin esetén 15, 30, 60 és 120 percnél mértük a hatást. A különböző dózisban alkalmazott i.t. Ile-Pro-Ile hatásának összehasonlítására meghatároztunk a 30 perces időpontban egy százalékos antihiperalgéziás hatást = (ipsilaterális érzékenység hiperalgéziás alapérték) / (contralaterális érzékenység hiperalgéziás alapérték) x 100%. A különböző küszöb érték időpont görbék összehasonlítására kétszempontos ANOVÁ-t és Bonferroni post hoc tesztet alkalmaztunk. Akut nociceptiv tesztek Az akut antinociceptiv hatás vizsgálatához radiant heat tail flick tesztet használtunk. A kísérlet kezdetén megmértük az összes állat kontroll latenciáját. A hatóanyagot ezután adagoltuk, majd a hatóanyagok adása után 5, 15, 30 (a morfin esetében 20) perccel mértük a hatást (latenciát). A cut off idő a szöveti sérülések elkerülése végett 8 s volt. A hatást maximum possible effect (MPE) % formájában fejeztük ([Mért Latencia - Kontroll Latencia]/[Cut off - Kontroll Latencia] x100%). Az ED 50 értékek meghatározásához a dózis-hatás görbéket nem lineáris regresszióval határoztuk meg. 5

Eredmények Izolált hátsó gyöki ganglionon végzett vizsgálatok eredményei: Próba kísérlet Jelentős EM2 immunreaktivitás csak 10-3 M Exogén Tyr-Pro jelenlétében volt mérhető a fürdőfolyadékban, de a bazális felszabadulás depolarizációval nem volt fokozható. A szöveti tartalmak alatta maradtak a szervfürdőben mérhetőknek. Alacsony, de mérhető fürdő-tartalmak fordultak elő Tyr-Pro-Ser(O-glukóz) jelenlétében - amely egy prodrug, C-terminálisán fokozott plazmamembrán penetrációt lehetővé tevő függelékkel - a szöveti tartalom itt is alacsony volt. Immunreaktív SP jobbára a szövetkivonatokban volt mérhető (8 alkalommal 12- ből) és csak elvétve a fürdőfolyadékban (3 alkalommal 24-ből). Fő kísérlet 1. ábra: EM2 tartalmak a fő kísérletben * 15 EM 2 IR (pg/mg WTW) 10 2 0 - (Kontroll) (n=4) ) (n=4) -3 Tyr-Pro (10-4 Ile-Pro-Ile (10 ) (n=4) Tyr-Pro + Ile-Pro-Ile (n=4) * p<0,05 Felszabadulás 3 mm K + Felszabadulás 30 mm K + Szöveti tartalom A fő kísérletben csak a próba kísérlet eredményeit figyelembe véve csak a Tyr-Pro-t vizsgáltuk, a DPP IV hidrolitikus funkcióját gátló Ile-Pro-Ile-vel kiegészítve. Ekkor, részint kényszerből, csak az EM2 immunreaktivitást mértük. Hogy növeljük a detektálás valószínűségét növeltük a ganglionok számát, a minta mennyiségét és fokoztuk a tisztítás hatékonyságát. A próba kísérlethez hasonlóan, EM2 immunreaktivitás a nagy koncentrációjú Tyr-Pro- jelenlétében volt mérhető, a fürdőben mérhető mennyiség ismét meghaladta a szövet kivonatban mérhető. Szintén hasonlóan nem volt stimulálható a nyugalmi felszabadulás depolarizációval. Önmagában adott IPI esetében az immunreaktivitás csaknem detektálhatatlan mértékre csökkent mind a fürdő folyadékban, mind a szövetekben. Tyr-Pro és IPI kombinációja esetén, a nyugalmi állapotban is megnövekedett EM2 immunreaktivitás volt mérhető a folyadékban, ami depolarizáció hatására mintegy nyolcszorosára fokozódott, a szöveti tartalom emellett továbbra is alacsony maradt, mintegy tizenötöde a stimulált tartalomnak a szervfürdőben. (lásd 1. ábra) 6

In vivo vizsgálatok Antihiperalgéziás vizsgálatok Ahogy azt a feltételeztük az intraplantaris carrageenannel kiváltott tartós gyulladás okozta hiperalgézia teljes mértékben visszafordítható volt it injektált IPI-vel (2. ábra). A kontralaterális oldalon a nociceptiv küszöbérték IPI jelenlétében sem változott. További fontos megállapítás, hogy az antihiperalgéziás hatás kiváltásához nem volt szükség exogén szubsztrát(ok) adására. Az IPI antihiperalgéziás hatása dózis függőnek bizonyult, a dózis-hatás görbén sajátos törés volt megfigyelhető a 3 és 10 nmol / patkány dózisok között. (3. és 4. ábra) A szelektívebb nem peptid DPP IV inhibitor vildagliptin némileg hatékonyabbnak és szignifikánsan hosszabb hatásúnak bizonyult (2. ábra). Mindkét DPP IV inhibitor hatása antagonizálható volt koinjektált EM2 Antiszérummal (AS) és sc. adott opioid receptor antagonistával. (5. és 6. ábra) Nociceptiv küszöb (g) 2. ábra Az Ile-Pro-Ile és a vildagliptin antihiperalgéziás hatása 100 75 50 25 0 0 60 120 *** *** *** *** + +++ 180 195 210 225 240 255 270 285 300 Idő (min) * Fiz. só old. (n=5) Vildagliptin 3nmol (n=9) IPI 3 nmol (n=15) *** Vildagliptin vs. Fiz. só old. p<0,001 * Vildagliptin vs. Fiz. só old. p<0,05 +++ Vildagliptin vs. IPI p<0,001 + Vildagliptin vs. IPI p<0,05 Nociceptive threshold (g) 3. ábra Az IPIkülönböző dózisainak antihiperalgéziás hatása +++ 100 ++ 75 50 25 +++ *** *** *** 0 180 195 210 225 240 Time (min) Saline (n=10) 1 nmol IPI (n=7) *** 3 nmol IPI vs. Saline p<0,001 ** 3 nmol IPI vs. Saline p<0,01 3 nmol IPI (n=15) +++ 3 nmol IPI vs. 30 nmol IPI p<0,001 10 nmol IPI (n=18) ++ 3 nmol IPI vs. 30 nmol IPI p<0,01 30nmol IPI (n=9) ** Antihiperalgéziás MPE (%) 4. ábra Az IPI dózis-hatás összefüggése (30. percben mért csúcsértéknél) 150 100 50 0 0.0 0.5 1.0 1.5 Log 10 [nmol] 7

5. ábra Az IPI antihiperalgéziás hatásának antagonizmus koinjektált EM AS-mal és sc. NX-nal Nociceptiv küszöb (g) 100 80 60 40 20 0 0 15 30 45 60 Idő (min) 30 nmol IPI it. 30 nmol IPI + EM2 AS it. 30 nmol IPI +1mg NX sc. Fiz. só old. 6. ábra A vildagliptin antihiperalgéziás hat. antagonizmusa koinjektált EM2 AS-mal és sc. NTX-nal 100 Nociceptiv küszöb (g) 80 60 40 20 0 0 15 30 45 60 Idő (min) Vildagliptin 3 nmol Vildagliptin + EM2 AS Vildagliptin + 0,5mg/kg NTX sc Fiz. só old. Az egyedül adott EM2 antiszérum és az opioid receptor antagonisták nem befolyásolták sem a hiperalgéziás alapértéket, sem a kontralaterális lábon mérhető nociceptiv küszöbértéket Akut antinociceptiv vizsgálatok A direkt µ receptor agonisták akut nociceptiv teszten is hatékonyaknak bizonyultak (A kapott ED 50 értékeket lásd a táblázatban), addig a DPP IV inhibitorok teljesen hatástalannak bizonyultak 30 nmol / patkány dózisban adva Hatóanyag ED 50 (nmol/állat) Endomorphin 1 Endomorphin 2 DAMGO Morfin 6,8 (3,85-11,0; DF=15) 13,3 (8,04-22,1; DF=21) 0,0059 (0,0035-0,0104; DF=23) 0,11 (0,067-0,17; DF=26) 8

Diszkusszió Megállapítható volt, hogy patkány L4 és L5 hátsó gyöki ganglionon az immunreaktív EM2 megszintetizálódhat, ha nagy koncentrációban Tyr-Pro dipeptidet adunk mint prekurzort, amely másfelől az EM2 DPP IV enzim által létrehozott hidrolitikus szubsztrátja is. Ile-Pro-Ile, amely az enzimnek lassan bomló hidrolitikus szubsztrát típusú inhibibitora, önmagában adva inkább csökkentette az EM2 képződést. Ebből következik, hogy egyrészt az Ile-Pro-Ile nem ad keresztreakciót EM2 antiszérummal, másrészt a bazális EM2 képződés Tyr-Pro prekurzor hiányában alacsony kell, hogy legyen. A Tyr-Pro és az Ile-Pro- Ile szimultán alkalmazása esetén az EM2 képződés depolarizáció érzékennyé vált (és nyolcszorosára fokozódott), míg a szöveti tartalom mintegy huszada volt a stimulált felszabadulásnak. Bár a direkt bizonyíték még hiányzik, de ha az EM2 DPP IV általi biodegradációjával foglalkozó kvantitatív vizsgálatok eredményeit figyelembe vesszük, miszerint az endomorphinok lassan bomlanak (több mint 20 perces féléletidő mindkét endomorphin esetén), valamint a in vitro peptidszintetikus kémia eredményeit (lásd a Bevezetésben), nagy valószínűséggel kijelenthető, hogy a DPP IV ténylegesen részt vesz az EM2 bioszintézisben, tehát képes speciális körülmények között szintetizálni. A miáltalunk javasolt bioszintetikus modell szerint (lásd 6. ábra) az EM2 extracellulárisan képződik a membrán kötött ektoenzim DPP IV közreműködésével. A bioszintézist a nagy koncentrációban adott Tyr-Pro prekuzor indítja be. Az Ile-Pro-Ile, ami a DPP IV hidrolitikus funkciójának inhibitora, a DPP IV szintetikus funkciójának induktoraként szolgálhat. Az általában nehezen elképzelhető váltást alátámaszthatja, hogy a membrán kötött aktív DPP IV dimerként funkcionál. Végezetül a depolarizáció stimulált bioszintézis folyományaként alakítottuk ki azt a hipotézist, hogy a tartós gyulladás által okozott C-rost aktiváció kísérletesen hasonló körülményeket teremt a gerincvelő hátsó szarvában in vivo. 7. ábra Az EM2 de-novo bioszintetikus modellje A carrageenan indukálta hiperalgéziában intrathecalisan injektált DPP IV inhibitorok (Ile-Pro-Ile, vildagliptin) a bioszintetikus prekurzor adagolása nélkül antihiperalgéziás hatást fejtett ki. Mindkét inhibitor antihiperalgéziás hatása 9

gátolható volt koinjektált EM2 antiszérummal vagy opioid receptor antagonistával (naloxon, naltrexon) történő subcutan előkezeléssel. Egyedül adva sem az antiszérum, sem az opioid antagonisták nem befolyásolták a hiperalgéziás alapértéket a carrageenan injektált ipsilaterális oldalon, sem a contralaterális oldalon mért küszöbértéket. Az értekezés végső megállapításai 1. Az endomorphin 2 prekurzornak tartott Tyr-Pro dipeptid hozzáadásával immunreaktív endomorphin 2 képződhet de novo bioszintetikus úton izolált hátsó gyöki ganglionon. 2. A mi in vitro kísérleti rendszerünkben a bioszintézis extracellulárisan megy végbe. 3. Bár a direkt bizonyíték hiányzik, az indirekt bizonyítékok alapján valószínűsíthető, hogy a dipeptidil peptidáz IV ténylegesen részt vesz a bioszintézisben mint szintáz. 4. Az it. injektált DPP IV inhibitorok, az Ile-Pro-Ile és a vildagliptin antihiperalgéziás hatásúak patkányon tartós gyulladásos okozta hiperalgéziás modellen. 5. Mindkét inhibitor antihiperalgéziás hatása gátolható volt koinjektált EM2 antiszérummal vagy opioid receptor antagonistával (naloxon, naltrexon) történő subcutan előkezeléssel. 6. Ezáltal mindkettő hatását opioid receptorok közvetítik és endomorphin 2 képződésnek tulajdonítható. 7. Mivel nem volt szükség exogén prekurzor fragmensek adására, azok valószínűleg endogénen megképződnek. 8. Akut nociceptív modellen, amilyen a tail flick teszt, a DPP IV inhibítorok hatástalanok. Ilyen kísérletben még a Tyr-Pro pótlása esetén sem értünk el érdemi antinoceptiv hatást. 9. Emiatt az endomorphin 2 képződé szerepe eltérő kell, hogy legyen az akut és a nem-akut nociceptiv információ feldolgozásában. 10

Köszönetnyilvánítás SE, Farmakológiai és Farmakoterápiás Intézet Dr. Rónai András Dr. Riba Pál Prof. Gyires Klára Prof. Fürst Zsuzsanna Dr. Friedmann Tamás Dr. Szebeni Andrea Dr. Szentirmay Apolka Szalai Istvánné, Judit Balogh Jenő Gulyás Antal Serfőző Zsuzsanna És minden kedves munkatársamnak az Intézetben MTA, Kísérletes Orvostudományi Kutatóintézet Dr. Barna István Till Ibolya MTA, Szegedi Biológiai Kutatóközpont, Biokémiai Intézet, Neurobiológiai Egység Dr. Tóth Géza Dr. Szemenyei Erzsébet Dr. Darula Zsuzsuzsa SE, III. sz. Belgyógyászati Klinika MTA, Metabolizmus és Atherosclerosis Kutatócsoport Dr. Prohászka Zoltán SE, Anatómiai, Szövet- és Fejlődéstani Intézet Dr. Puskár Zita Dr. Kozsurek Márk Lukácsi Erika Gyimesi Klára Laboratory of Medical Biochemistry, University of Antwerp, Wilrijk, Belgium Anne-Marie Lambeir Medical School, K.U.Leuven, Belgium Walter Luyten SE, I. sz. Gyermekgyógyászati Klinika Dr. Szalay Balázs Valamint, de nem utolsósorban családomnak, akik támogattak a munkám során. Elsősorban feleségemnek, Orsinak, aki átolvasta a dolgozatot, és kijavította számtalan helyesírási hibámat. 11

Saját publikációk A disszertáció alapjául szolgáló közlemények 1. Király K, Lambeir AM, Szalai J, Szentirmay A, Luyten W, Barna I, Puskár Z, Kozsurek M, Rónai AZ. The dipeptidyl peptidase IV (CD26, EC 3.4.14.5) inhibitor vildagliptin is a potent antihyperalgesic in rats by promoting endomorphin-2 generation in the spinal cord. Eur J Pharmacol. 2011 Jan 10;650(1):195-9. 2. Király K, Szalay B, Szalai J, Barna I, Gyires K, Verbeken M, Rónai AZ. Intrathecally injected Ile-Pro-Ile, an inhibitor of membrane ectoenzyme dipeptidyl peptidase IV, is antihyperalgesic in rats by switching the enzyme from hydrolase to synthase functional mode to generate endomorphin 2. Eur J Pharmacol. 2009 Oct 12;620(1-3):21-6. 3. Rónai AZ, Király K, Szebeni A, Szemenyei E, Prohászka Z, Darula Z, Tóth G, Till I, Szalay B, Kató E, Barna I. Immunoreactive endomorphin 2 is generated extracellularly in rat isolated L4,5 dorsal root ganglia by DPP-IV. Regul Pept. 2009 Oct 9;157(1-3):1-2. Egyéb impakfaktoros nemzetközi folyóiratban megjelent közlemények 1. Spetea M, Windisch P, Guo Y, Bileviciute-Ljungar I, Schütz J, Asim MF, Berzetei-Gurske IP, Riba P, Kiraly K, Fürst S, Al-Khrasani M, Schmidhammer H. Synthesis and Pharmacological Activities of 6-Glycine Substituted 14- Phenylpropoxymorphinans, a Novel Class of Opioids with High Opioid Receptor Affinities and Antinociceptive Potencies ( ). J Med Chem. 2011 Jan 14. 2. Sobor M, Timár J, Riba P, Friedmann T, Király KP, Gyarmati S, Al-Khrasani M, Fürst S. Effects of opioid agonist and antagonist in dams exposed to morphine during the perinatal period. Brain Res Bull. 2011 Jan 15;84(1):53-60. 3. Sobor M, Timár J, Riba P, Király KP, Gyarmati S, Al-Khrasani M, Fürst S. Does the effect of morphine challenge change on maternal behaviour of dams chronically treated with morphine during gestation and further on during lactation? Pharmacol Biochem Behav. 2010 May;95(3):367-74. 4. Timár J, Sobor M, Király KP, Gyarmati S, Riba P, Al-Khrasani M, Fürst S. Peri, pre and postnatal morphine exposure: exposure-induced effects and sex differences in the behavioural consequences in rat offspring. Behav Pharmacol. 2010 Feb;21(1):58-68. 5. Riba P, Friedmann T, Király KP, Al-Khrasani M, Sobor M, Asim MF, Spetea M, Schmidhammer H, Furst S. Novel approach to demonstrate high efficacy of mu 12

opioids in the rat vas deferens: a simple model of predictive value. Brain Res Bull. 2010 Jan 15;81(1):178-84. 6. Zádori ZS, Shujaa N, Köles L, Király KP, Tekes K, Gyires K. Nocistatin and nociceptin given centrally induce opioid-mediated gastric mucosal protection. Peptides. 2008 Dec;29(12):2257-65. 7. Al-Khrasani M, Spetea M, Friedmann T, Riba P, Király K, Schmidhammer H, Furst S. DAMGO and 6beta-glycine substituted 14-O-methyloxymorphone but not morphine show peripheral, preemptive antinociception after systemic administration in a mouse visceral pain model and high intrinsic efficacy in the isolated rat vas deferens. Brain Res Bull. 2007 Oct 19;74(5):369-75. 8. Király KP, Riba P, D'Addario C, Di Benedetto M, Landuzzi D, Candeletti S, Romualdi P, Furst S. Alterations in prodynorphin gene expression and dynorphin levels in different brain regions after chronic administration of 14-methoxymetopon and oxycodone-6-oxime. Brain Res Bull. 2006 Jul 31;70(3):233-9. 13