A tranziens receptor potenciál vanilloid-1 csatorna farmakológiai gátlásának energetikai felhasználási lehetőségei egerektől emberekig Dr. Garami András Pécsi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar Transzlációs Medicina Intézet Termofiziológia Kutatócsoport andras.garami@gmail.com
Energetikai egyensúly Hosszútáv Rövidtáv táplálékfelvétel hőtermelés hőleadás Testtömeg Maghőmérséklet
TRPV1: bevezetés Aktivátorok: fájdalmas meleg >42 C protonok (ph<6.1) vanilloidok (kapszaicin, resiniferatoxin) Ligandok általi aktivációja hipotermiát eredményez Elsődleges szerep: gyulladásos folyamatok, fájdalomérzékelés
Evési események száma TRPV1: a fájdalom receptora Garami A, Pakai E, Oliveira DL, Steiner AA, Wanner SP, Almeida MC, Lesnikov VA, Gavva NR, Romanovsky AA; J Neurosci 31:1721-1733, 2011.
TRPV1 antagonisták, mint fájdalomcsillapítók Név IC 50 (nm) különböző aktivációs módokban CAP (500 nm) ph (5.0) Hő (45 C) Referencia AMG0347 0.7 0.8 0.2 Steiner et al., 2007 AMG517 1.0 0.5 1.5 Gavva et al., 2007 AMG8163 0.6 0.6 0.2 Lehto et al., 2008 A-425619 10 13 58 Gavva et al., 2007 AMG9810 79 349 9 Gavva et al., 2007 JYL1421 8 nem hat nem hat Gavva et al., 2007 SB366791 547 nem hat nem hat Gavva et al., 2005 CPZ patkány CPZ tengerimalac 887 nem hat 6.0 Gavva et al., 2005 324 355 < 1000 Savidge et al., 2002 Garami A, Shimansky YP, Pakai E, Oliveira DL, Gavva NR, Romanovsky AA; J Neurosci 30:1435-1440, 2010
TRPV1 antagonista indukált hipertermia Romanovsky AA, Almeida MC, Garami A, Steiner AA, Norman MH, Morrison SF, Nakamura K, Burmeister JJ, Nucci TB; Pharmacol Rev 61:228-261, 2009
TRPV1 antagonista indukált hipertermia: célspecifikus Steiner AA, Turek VF, Almeida MC, Burmeister JJ, Oliveira DL, Roberts JL, Bannon AW, Norman MH, Louis J-C, Treanor JJS, Gavva NR, Romanovsky AA. Nonthermal activation of transient receptor potential vanilloid-1 channels in abdominal viscera tonically inhibits autonomic cold-defense effectors. J Neurosci 27: 7459-7468, 2007.
Oxigénfogyasztás (ml/kg/min) Hőleadási index Colon hőmérséklet ( o C) TRPV1 antagonista indukált hipertermia: autonóm termoeffektorok 38.8 38.4 IV injekció AMG517; n=6 Vehikulum; n=5 38.0 37.6 0 60 120 180 0.5 IV injekció 0.3 0.1 0 60 120 180 18 IV injekció 16 14 0 60 120 180 IDÕ (perc) Gavva NR, Treanor JJS, Garami A, Fang L, Surapaneni S, Akrami A, Alvarez F, Bak A, Darling M, Gore A, Jang GR, Kesslak JP, Ni L, Norman MH, Palluconi G, Rose MJ, Salfi M, Tan E, Romanovsky AA, Banfield C, Davar G. Pharmacological blockade of the vanilloid receptor TRPV1 elicits marked hyperthermia in humans. Pain 136: 202-210, 2008.
TRPV1 antagonista indukált hipertermia: abdominális támadáspont Colon hőmérséklet ( o C) hasüregi TRPV1 károsított kontroll Idő (perc) Romanovsky AA, Almeida MC, Garami A, Steiner AA, Norman MH, Morrison SF, Nakamura K, Burmeister JJ, Nucci TB; Pharmacol Rev 61:228-261, 2009
TRPV1 antagonista indukált hipertermia Hő X? TRPV1 antagonisták Protonok X? O Vanilloidok H N OH O X? TRPV1 Hipertermia
Név IC 50 (nm) különböző aktivációs módokban CAP (500 nm) ph (5.0) Hő (45 C) Referencia AMG0347 0.7 0.8 0.2 Steiner et al., 2007 AMG517 1.0 0.5 1.5 Gavva et al., 2007 AMG8163 0.6 0.6 0.2 Lehto et al., 2008 A-425619 10 13 58 Gavva et al., 2007 AMG9810 79 349 9 Gavva et al., 2007 JYL1421 8 nem hat nem hat Gavva et al., 2007 SB366791 547 nem hat nem hat Gavva et al., 2005 CPZ patkány CPZ tengerimalac 887 nem hat 6.0 Gavva et al., 2005 324 355 < 1000 Savidge et al., 2002 Garami A, Shimansky YP, Pakai E, Oliveira DL, Gavva NR, Romanovsky AA; J Neurosci 30:1435-1440, 2010
TRPV1 összefoglalás I. Median preoptikus area Hőkonzerválás Termogenezis Hátsógyöki ganglion Abdominális viscera TRPV1 antagonisták Hő? Protonok? Protonok! OH H N O O Vanilloidok? Hipertermia
Ca 2+ influx into TRPV1-expressing cells Name In vivo: effect on deep Tb Dose (mg/kg), route Effect A-425619 4-100 p.o. A-889425 4-13 p.o. TRPV1 antagonisták Name In vivo: effect on deep Tb Dose (mg/kg), route Effect AMG7905 0.3-30 p.o. 2 i.v. ABT-102 1-10 p.o. AMG0347 0.01-0.5 i.v. AMG1629 3 p.o. AMG2820 3 i.v. AMG3731 3-10 p.o. AMG 517 0.1-3 p.o. AMG8562 1-30 p.o. 3 i.v. JYL 1421 110 i.v. Comp. 3 ~0.1 p.o. 5 -I-RTX 0.008-0.8 s.c. 0.1 i.v. AMG7988 3 i.v. AMG8163 0.1-10 p.o. 0.3 i.v. AMG8563 3 i.v. AMG9810 30 i.p. BCTC 3 i.v. Comp. 41 30 p.o. Comp. G 30 p.o. Comp. H 30 p.o. Gomtsyan A, McDonald HA, Schmidt RG, Daanen JF, Voight EA, Segreti JA, Puttfarcken PS, Reilly RM, Kort ME, Dart MJ, Kym PR. TRPV1 ligands with hyperthermic, hypothermic and no temperature effects in rats. Temperature 2: 297-301, 2015. Romanovsky AA, Almeida MC, Garami A, Steiner AA, Norman MH, Morrison SF, Nakamura K, Burmeister JJ, Nucci TB. The transient receptor potential vanilloid-1 channel: a thermosensor it is not. Pharmacol Rev 61: 228-261, 2009.
Abdominal temperature ( C) Abdominal temperature ( C) TRPV1 antagonista indukált hipotermia Mice TRPV1 antagonist or vehicle AMG7905 30 mg/kg i.g. n = 6 Vehicle i.g. n = 4 36 32 28 Rats -20 0 20 40 60 80 Time (min) Rats, home cages, telemetry, room temperature TRPV1 antagonist or vehicle A1165901 41 mg/kg p.o. n = 7 Vehicle p.o. n = 7 38 37 36-60 0 60 120 180 Time (min) Garami A, Pakai E, McDonald HA, Reilly RM, Gomtsyan AR, Corrigan JJ, Zhou D, Lehto SG, Gavva NR, Kym PR, Romanovsky AA. TRPV1 antagonists that cause hypothermia, instead of hyperthermia, in rodents: Compounds pharmacological profiles, in vivo targets, thermoeffectors recruited and implications for drug development. Acta Physiol (Oxf.), 2018.
emperature ( C) Abdominal temperature ( C) Abdominal temperature ( C) Abdominal temperature ( C) TRPV1 antagonista indukált hipotermia: 36 célspecifikus A 34 TRPV1 antagonist or vehicle A1165901 10 mg/kg i.p. n = 11 AMG7905 10 mg/kg i.p. n = 8 Vehicle i.p. n = 32 32-60 0 60 120 180 Wild type mice Trpv1 knockout Time (min) mice A Trpv1 +/+ mice, home cages, telemetry, T a : 20 C TRPV1 antagonist or vehicle A1165901 10 mg/kg i.p. n = 11 AMG7905 10 mg/kg i.p. n = 8 Vehicle i.p. n = 32 B Trpv1 -/- mice, home cages, telemetry, T a : 20 C TRPV1 antagonist or vehicle A1165901 10 mg/kg i.p. n = 8 AMG7905 10 mg/kg i.p. n = 5 Vehicle i.p. n = 8 36 36 34 34 32 32-60 0 60 120 180 Time (min) -60 0 60 120 180 Time (min) B Trpv1 -/- mice, home cages, telemetry, T a : 20 C TRPV1 antagonist or vehicle A1165901 10 mg/kg i.p. n = 8 AMG7905 10 mg/kg i.p. n = 5 Vehicle i.p. n = 8 36 Garami A, Pakai E, McDonald HA, Reilly RM, Gomtsyan AR, Corrigan JJ, Zhou D, Lehto SG, Gavva NR, Kym PR, Romanovsky AA. TRPV1 antagonists that cause hypothermia, instead of hyperthermia, in rodents: Compounds pharmacological profiles, in vivo targets, thermoeffectors recruited and implications for drug development. Acta Physiol (Oxf.), 2018.
Oxygen consumption (ml/kg/min) Heat loss index Colonic temperature ( C) TRPV1 antagonista indukált hipotermia: autonóm termoeffektorok 38 TRPV1 antagonist or vehicle A1165901 3 mg/kg i.p. n = 8 Vehicle i.p. n = 9 37 36 0.4 0.2 0.0 16 13 10-60 0 60 120 180 Time (min) Garami A, Pakai E, McDonald HA, Reilly RM, Gomtsyan AR, Corrigan JJ, Zhou D, Lehto SG, Gavva NR, Kym PR, Romanovsky AA. TRPV1 antagonists that cause hypothermia, instead of hyperthermia, in rodents: Compounds pharmacological profiles, in vivo targets, thermoeffectors recruited and implications for drug development. Acta Physiol (Oxf.), 2018.
Heat loss index Colonic temperature ( C) TRPV1 antagonista indukált hipotermia: abdominális támadáspont Pretreatment: Desensitization with RTX 20 g/kg i.p. n = 6 Sham desensitization (vehicle i.p.) n = 7 A1165901 3 mg/kg i.p. 38.1 37.4 36.7 0.2 0.1 0.0-60 0 60 120 180 Time (min) Garami A, Pakai E, McDonald HA, Reilly RM, Gomtsyan AR, Corrigan JJ, Zhou D, Lehto SG, Gavva NR, Kym PR, Romanovsky AA. TRPV1 antagonists that cause hypothermia, instead of hyperthermia, in rodents: Compounds pharmacological profiles, in vivo targets, thermoeffectors recruited and implications for drug development. Acta Physiol (Oxf.), 2018.
TRPV1 antagonista indukált hipotermia Hő X? TRPV1 antagonisták Protonok X? Vanilloidok X? TRPV1 Hipotermia
TRPV1 channel activity (% of maximum 45 Ca 2+ uptake) TRPV1 channel activity (% of maximum 45 TRPV1 Ca 2+ uptake) channel activity (% of maximum 45 Ca 2+ uptake) 200 TRPV1 antagonista A1165901 indukált AMG7905 hipotermia 100 300 Activation by capsaicin (2) 0 200 300 300 100 (3) A1165901 Activation by Activation by protons capsaicin (2) AMG7905 200 200 0 (3) 100 300 100 Activation by protons (2) 0 200 300 300 100 Activation by Activation by heat protons (3) 200 200 0 100 300 100 Activation by heat 0 200 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 300 100 Activation TRPV1 by antagonist concentration (M) heat 200 0 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 TRPV1 antagonist concentration (M) Garami A, Pakai E, McDonald HA, Reilly RM, Gomtsyan AR, 100 Corrigan JJ, Zhou D, Lehto SG, Gavva NR, Kym PR, Romanovsky AA. TRPV1 antagonists that cause hypothermia, instead of hyperthermia, in rodents: Compounds pharmacological profiles, in vivo targets, thermoeffectors recruited and implications for drug development. Acta Physiol (Oxf.), 2018.
TRPV1 antagonista indukált hipotermia Median preoptikus area Hőkonzerválás Termogenezis Hátsógyöki ganglion Abdominális viscera TRPV1 antagonista Hipotermia Protonok
Következtetések A TRPV1 csatornák protonok által folyamatos aktivált állapotban vannak a hasüregben, amelynek révén tónusos gátlás alatt tartják a hideg ellenes élettani védekező mechanizmusokat. Ennek a TRPV1-expresszáló afferens idegpályának a gátlása anyagcsere fokozódást és hipertermiát, míg potencírozása anyagcsere csökkenést és hipotermiát vált ki.
Perspektívák: TRPV1 antagonista indukált hipertermia
Perspektívák: TRPV1 antagonista indukált hipertermia Colonic temperature ( C) Colonic temperature ( C) Colonic temperature ( C) Colonic temperature ( C) Rats 38 Ketamine 100 mg/kg i.p. i.v. injection AMG 517 1 mg/kg i.v. n = 5 Vehicle Trpv1 i.v. n = +/+ 6mice Ketamine 50 mg/kg i.p. AMG 517 1 mg/kg i.p. n = 11 Vehicle i.p. n = 8 38 37 36 Trpv1 +/+ mice Ketamine 50 mg/kg i.p. Wild type mice 36 AMG 517 1 mg/kg i.p. n = 11 Vehicle i.p. n = 8 34-60 0 60 120 180 240-60 0 60 120 180 240 Time (min) Trpv1 -/- mice Ketamine 50 mg/kg i.p. AMG 517 or vehicle Trpv1 knockout mice AMG 517 1 mg/kg i.p. n = 7 Vehicle i.p. n = 7 38 36 38 36 AMG 517 or vehicle 34 AMG 517 or vehicle 34-60 0 60 120 180 240 Time (min) -60 0 60 120 180 240 Time (min) Trpv1 -/- mice Garami A, Ibrahim M, Gilbraith K, AMG Khanna 517 1 R, mg/kg Pakai Ketamine i.p. E, n = Miko 7 A, Pinter E, Romanovsky AA, Porreca F, Patwardhan AM. Perioperative use of trpv1 antagonists for pharmacological 50 mg/kg i.p. Vehicle reversal i.p. n of = 7anesthesia-induced hypothermia and opioid sparing effects in post-surgical pain in rodents. Anesthesiology, 2018.
Perspektívák: TRPV1 antagonista indukált hipotermia
Perspektívák: TRPV1 antagonista indukált testtömeg változás Hipotermizáló TRPV1 antagonisták Hipertermizáló TRPV1 antagonisták hőleadás hőtermelés hőtermelés hőleadás Maghőmérséklet Testtömeg Maghőmérséklet Testtömeg
Köszönetnyilvánítás Transzlációs Medicina Intézet, Pécs: Prof. Székely Miklós Prof. Szelényi Zoltán Dr. Kéringer Patrik Dr. Rumbus Zoltán Gáspár Petra Várnagyné Rózsafi Anikó Farmakológiai és Farmakoterápiai Intézet, Pécs: Prof. Pintér Erika Prof. Helyes Zsuzsanna Dr. Tékus Valéria Dr. Pohóczky Krisztina Systemic Inflammation Laboratory, Phoenix, AZ: Prof. Andrej Romanovsky Prof. Alexandre Steiner Dr. Samuel Wanner Dr. Christiane de Oliveira Dr. Camila Almeida Eszter Pakai Daniela Oliveira Amgen: Dr. Narender Gavva AbbVie: Dr. Philip Kym Támogatás: Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (FK 124483); MTA Bolyai János Kutatási Ösztöndíj; Emberi Erőforrások Minisztérium Új Nemzeti Kiválóság Program (ÚNKP-18-4-PTE-109)
Köszönöm a figyelmet!